Makefile笔记（一）makefile基础

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-11-15 01:09 167阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、Makefile的规则
 *  二、实例
 *  三、make是如何工作的
 *  四、makefile中使用变量
 *  五、让 make 自动推导
 *  六、另类风格的makefile
 *  七、清空目标文件的规则

# 一、Makefile的规则 #

在讲述这个 Makefile 之前，还是让我们先来粗略地看一看 Makefile 的规则。

target ... : prerequisites ...  
    	command
    ...
    ...

*  target 也就是一个目标文件，可以是 Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label），对于标签这种特性，在后续的“伪目标”章节中会有叙述。
 *  prerequisites 就是，要生成那个 target 所需要的文件或是目标。
 *  command 也就是 make 需要执行的命令。（任意的 Shell 命令）

这是一个文件的依赖关系，也就是说，target 这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites 中的文件，其生成规则定义在 command 中。说白一点就是说，prerequisites中如果有一个以上的文件比 target 文件要新的话，command 所定义的命令就会被执行。这就是 Makefile 的规则。也就是 Makefile 中最核心的内容。

说到底，Makefile 的东西就是这样一点，好像我的这篇文档也该结束了。呵呵。还不尽然，这是 Makefile 的主线和核心，但要写好一个 Makefile 还不够，内容还多着呢。

# 二、实例 #

正如前面所说的，如果一个工程有 3 个头文件，和 8 个 C 文件，我们为了完成前面所述的那三个规则，我们的 Makefile 应该是下面的这个样子的。

edit : main.o kbd.o command.o display.o \
    insert.o search.o files.o utils.o  
    	gcc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \  
    insert.o search.o files.o utils.o  
    
    main.o : main.c defs.h  
    	gcc -c main.c  
    kbd.o : kbd.c defs.h command.h  
    	gcc -c kbd.c  
    command.o : command.c defs.h command.h  
    	gcc -c command.c  
    display.o : display.c defs.h buffer.h  
    	gcc -c display.c  
    insert.o : insert.c defs.h buffer.h  
    	gcc -c insert.c  
    search.o : search.c defs.h buffer.h  
    	gcc -c search.c  
    files.o : files.c defs.h buffer.h command.h  
    	gcc -c files.c 
    utils.o : utils.c defs.h  
    	gcc -c utils.c  
    
    clean :  
    	rm edit main.o kbd.o command.o display.o \  
    insert.o search.o files.o utils.o

反斜杠（\\）是换行符的意思。这样比较便于 Makefile 的易读。我们可以把这个内容保存在文件为“Makefile”或“makefile”的文件中，然后在该目录下直接输入命令“make”就可以生成执行文件 edit。如果要删除执行文件和所有的中间目标文件，那么，只要简单地执行一下“make clean”就可以了。

在这个 makefile 中，目标文件（target）包含：执行文件 edit 和中间目标文件（\*.o），依赖文件（prerequisites）就是冒号后面的那些 .c 文件和 .h 文件。每一个 .o 文件都有一组依赖文件，而这些 .o 文件又是执行文件 edit 的依赖文件。依赖关系的实质上就是说明了目标文件是由哪些文件生成的，换言之，目标文件是哪些文件更新的。

在定义好依赖关系后，后续的那一行定义了如何生成目标文件的操作系统命令，一定要以一个 Tab 键作为开头。记住，make 并不管命令是怎么工作的，他只管执行所定义的命令。make 会比较 targets 文件和prerequisites 文件的修改日期，如果prerequisites 文件的日期要比 targets 文件的日期要新，或者 target 不存在的话，那么，make 就会执行后续定义的命令。

这里要说明一点的是，clean 不是一个文件，它只不过是一个动作名字，有点像 C 语言中的 lable 一样，其冒号后什么也没有，那么，make 就不会自动去找文件的依赖性，也就不会自动执行其后所定义的命令。要执行其后的命令，就要在 make 命令后明显得指出这个lable 的名字`make clean`。这样的方法非常有用，我们可以在一个 makefile 中定义不用的编译或是和编译无关的命令，比如程序的打包，程序的备份，等等。

# 三、make是如何工作的 #

输入 make 命令会发生什么：

*  1、make 会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。
 *  2、如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“edit”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
 *  3、如果 edit 文件不存在，或是 edit 所依赖的后面的 .o 文件的文件修改时间要比 edit这个文件新，那么，他就会执行后面所定义的命令来生成 edit 这个文件。
 *  4、如果 edit 所依赖的.o 文件也存在，那么 make 会在当前文件中找目标为.o 文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成.o 文件。（这有点像一个堆栈的过程）
 *  5、当然，你的 C 文件和 H 文件是存在的啦，于是 make 会生成 .o 文件，然后再用 .o 文件生命 make 的终极任务，也就是执行文件 edit 了。

这就是整个 make 的依赖性，make 会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make 就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make 根本不理。make 只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。

通过上述分析，我们知道，像 clean 这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要 make 执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。

于是在我们编程中，如果这个工程已被编译过了，当我们修改了其中一个源文件，比如file.c，那么根据我们的依赖性，我们的目标 file.o 会被重编译（也就是在这个依性关系后面所定义的命令），于是 file.o 的文件也是最新的啦，于是 file.o 的文件修改时间要比edit 要新，所以 edit 也会被重新链接了（详见 edit 目标文件后定义的命令）。

而如果我们改变了“command.h”，那么，kdb.o、command.o 和 files.o 都会被重编译，并且，edit 会被重链接。

# 四、makefile中使用变量 #

在上面的例子中，先让我们看看 edit 的规则：

edit : main.o kbd.o command.o display.o \  
    insert.o search.o files.o utils.o  
    	cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \  
    insert.o search.o files.o utils.o

我们可以看到\[.o\]文件的字符串被重复了两次，如果我们的工程需要加入一个新的\[.o\]文件，那么我们需要在两个地方加（应该是三个地方，还有一个地方在 clean 中）。当然，我们的 makefile 并不复杂，所以在两个地方加也不累，但如果 makefile 变得复杂，那么我们就有可能会忘掉一个需要加入的地方，而导致编译失败。所以，为了 makefile 的易维护，在 makefile 中我们可以使用变量。makefile 的变量也就是一个字符串，理解成 C 语言中的  
宏可能会更好。

比如，我们声明一个变量，叫 objects, OBJECTS, objs, OBJS, obj, 或是 OBJ，反正不管什么啦，只要能够表示 obj 文件就行了。我们在 makefile 一开始就这样定义：

objects = main.o kbd.o command.o display.o \
    insert.o search.o files.o utils.o

于是，我们就可以很方便地在我们的 makefile 中以“$(objects)”的方式来使用这个变量了，于是我们的改良版 makefile 就变成下面这个样子：

objects = main.o kbd.o command.o display.o \
    insert.o search.o files.o utils.o
    
    edit : $(objects)
    	cc -o edit $(objects)
    main.o : main.c defs.h
    	cc -c main.c
    kbd.o : kbd.c defs.h command.h
    	cc -c kbd.c
    command.o : command.c defs.h command.h
    	cc -c command.c
    display.o : display.c defs.h buffer.h
    	cc -c display.c
    insert.o : insert.c defs.h buffer.h
    	cc -c insert.c
    search.o : search.c defs.h buffer.h
    	cc -c search.c
    files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
    	cc -c files.c
    utils.o : utils.c defs.h
    	cc -c utils.c
    clean :
    	rm edit $(objects)

于是如果有新的 .o 文件加入，我们只需简单地修改一下 objects 变量就可以了。关于变量更多的话题，我会在后续给你一一道来。

# 五、让 make 自动推导 #

GNU 的 make 很强大，它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，于是我们就没必要去在每一个\[.o\]文件后都写上类似的命令，因为，我们的 make 会自动识别，并自己推导命令。

只要 make 看到一个\[.o\]文件，它就会自动的把\[.c\]文件加在依赖关系中，如果 make找到一个 whatever.o，那么 whatever.c，就会是 whatever.o 的依赖文件。并且 cc -c whatever.c 也会被推导出来，于是，我们的 makefile 再也不用写得这么复杂。我们的是新的 makefile 又出炉了。

objects = main.o kbd.o command.o display.o \
    insert.o search.o files.o utils.o
    
    edit : $(objects)
    	cc -o edit $(objects)
    main.o : defs.h
    kbd.o : defs.h command.h
    command.o : defs.h command.h
    display.o : defs.h buffer.h
    insert.o : defs.h buffer.h
    search.o : defs.h buffer.h
    files.o : defs.h buffer.h command.h
    utils.o : defs.h
    .PHONY : clean
    clean :
    rm edit $(objects)

这种方法，也就是 make 的“隐晦规则”。上面文件内容中，“.PHONY”表示，clean是个伪目标文件。

关于更为详细的“隐晦规则”和“伪目标文件”，我会在后续给你一一道来。

# 六、另类风格的makefile #

即然我们的 make 可以自动推导命令，那么我看到那堆\[.o\]和\[.h\]的依赖就有点不爽，那么多的重复的\[.h\]，能不能把其收拢起来，好吧，没有问题，这个对于 make 来说很容易，谁叫它提供了自动推导命令和文件的功能呢？来看看最新风格的 makefile 吧。

objects = main.o kbd.o command.o display.o \
    insert.o search.o files.o utils.o
    
    edit : $(objects)
    	cc -o edit $(objects)
    $(objects) : defs.h
    kbd.o command.o files.o : command.h
    display.o insert.o search.o files.o : buffer.h
    .PHONY : clean
    clean :
    	rm edit $(objects)

这种风格，让我们的 makefile 变得很简单，但我们的文件依赖关系就显得有点凌乱了。鱼和熊掌不可兼得。还看你的喜好了。我是不喜欢这种风格的，一是文件的依赖关系看不清楚，二是如果文件一多，要加入几个新的.o 文件，那就理不清楚了。

# 七、清空目标文件的规则 #

每个 Makefile 中都应该写一个清空目标文件（.o 和执行文件）的规则，这不仅便于重编译，也很利于保持文件的清洁，这是一个“修养”。

一般的风格都是：

clean:
    rm edit $(objects)

更为稳健的做法是：

.PHONY : clean
    clean :
    	rm edit $(objects)

前面说过，.PHONY 意思表示 clean 是一个“伪目标”，。而在 rm 命令前面加了一个小减号的意思就是，也许某些文件出现问题，但不要管，继续做后面的事。当然，clean 的规则不要放在文件的开头，不然，这就会变成 make 的默认目标，相信谁也不愿意这样。不成文的规矩是——“clean 从来都是放在文件的最后”。

上面就是一个 makefile 的概貌，也是 makefile 的基础，下面还有很多 makefile 的相关细节，准备好了吗？准备好了就来。