Linux平台Makefile文件的编写基础篇
目的：
基本掌握了 make 的用法，能在Linux系统上编程。
环境：
Linux系统，或者有一台Linux服务器，通过终端连接。一句话：有Linux编译环境。
准备：
准备三个文件：file1.c, file2.c, file2.h
file1.c:
#include <stdio.h>
#include "file2.h"
int main()
{
printf("print file1$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$\n");
File2Print();
return 0;
}
file2.h:
#ifndef FILE2_H_
#define FILE2_H_
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
void File2Print();
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
file2.c:
#include "file2.h"
void File2Print()
{
printf("Print file2**********************\n");
}
基础：
先来个例子：
有这么个Makefile文件。（文件和Makefile在同一目录）
=== makefile 开始 ===
helloworld:file1.o file2.o
gcc file1.o file2.o -o helloworld
file1.o:file1.c file2.h
gcc -c file1.c -o file1.o
file2.o:file2.c file2.h
gcc -c file2.c -o file2.o
clean:
rm -rf *.o helloworld
=== makefile 结束 ===
一个 makefile 主要含有一系列的规则，如下：
A: B
(tab)<command>
(tab)<command>
每个命令行前都必须有tab符号。
上面的makefile文件目的就是要编译一个helloworld的可执行文件。让我们一句一句来解释：
helloworld : file1.o file2.o： helloworld依赖file1.o file2.o两个目标文件。
gcc File1.o File2.o -o helloworld： 编译出helloworld可执行文件。-o表示你指定 的目标文件名。
file1.o : file1.c： file1.o依赖file1.c文件。
gcc -c file1.c -o file1.o： 编译出file1.o文件。-c表示gcc 只把给它的文件编译成目标文件， 用源码文件的文件名命名但把其后缀由“.c”或“.cc”变成“.o”。在这句中，可以省略-o file1.o，编译器默认生成file1.o文件，这就是-c的作用。
file2.o : file2.c file2.h
gcc -c file2.c -o file2.o
这两句和上两句相同。
clean:
rm -rf *.o helloworld
当用户键入make clean命令时，会删除*.o 和helloworld文件。
如果要编译cpp文件，只要把gcc改成g++就行了。
写好Makefile文件，在命令行中直接键入make命令，就会执行Makefile中的内容了。
到这步我想你能编一个Helloworld程序了。
上一层楼：使用变量
上面提到一句，如果要编译cpp文件，只要把gcc改成g++就行了。但如果Makefile中有很多gcc，那不就很麻烦了。
第二个例子：
=== makefile 开始 ===
OBJS = file1.o file2.o
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -O -g
helloworld : $(OBJS)
$(CC) $(OBJS) -o helloworld
file1.o : file1.c file2.h
$(CC) $(CFLAGS) -c file1.c -o file1.o
file2.o : file2.c file2.h
$(CC) $(CFLAGS) -c file2.c -o file2.o
clean:
rm -rf *.o helloworld
=== makefile 结束 ===
这里我们应用到了变量。要设定一个变量，你只要在一行的开始写下这个变量的名字，后 面跟一个 = 号，后面跟你要设定的这个变量的值。以后你要引用 这个变量，写一个 $ 符号，后面是围在括号里的变量名。
CFLAGS = -Wall -O –g，解释一下。这是配置编译器设置，并把它赋值给CFFLAGS变量。
-Wall： 输出所有的警告信息。
-O： 在编译时进行优化。
-g： 表示编译debug版本。
这样写的Makefile文件比较简单，但很容易就会发现缺点，那就是要列出所有的c文件。如果你添加一个c文件，那就需要修改Makefile文件，这在项目开发中还是比较麻烦的。
再上一层楼：使用函数
学到这里，你也许会说，这就好像编程序吗？有变量，也有函数。其实这就是编程序，只不过用的语言不同而已。
第三个例子：
=== makefile 开始 ===
CC = gcc
XX = g++
CFLAGS = -Wall -O –g
TARGET = ./helloworld
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
%.o:%.cpp
$(XX) $(CFLAGS) -c $< -o $@
SOURCES = $(wildcard *.c *.cpp)
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(patsubst %.cpp,%.o,$(SOURCES)))
$(TARGET) : $(OBJS)
$(XX) $(OBJS) -o $(TARGET)
chmod a+x $(TARGET)
clean:
rm -rf *.o helloworld
=== makefile 结束 ===
函数1：wildcard
产生一个所有以 '.c' 结尾的文件的列表。
SOURCES = $(wildcard *.c *.cpp)表示产生一个所有以 .c，.cpp结尾的文件的列表，然后存入变量 SOURCES 里。
函数2：patsubst
匹配替换，有三个参数。第一个是一个需要匹配的式样，第二个表示用什么来替换它，第三个是一个需要被处理的由空格分隔的列表。
OBJS = $(patsubst %.c,%.o,$(patsubst %.cc,%.o,$(SOURCES)))表示把文件列表中所有的.c,.cpp字符变成.o，形成一个新的文件列表，然后存入OBJS变量中。
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
%.o:%.cpp
$(XX) $(CFLAGS) -c $< -o $@
这几句命令表示把所有的.c,.cpp编译成.o文件。
这里有三个比较有用的内部变量。$@ 扩展成当前规则的目的文件名， $< 扩展成依靠 列表中的第一个依靠文件，而 $^ 扩展成整个依靠的列表（除掉了里面所有重 复的文件名）。
chmod a+x $(TARGET)表示把helloworld强制变成可执行文件。
LDFLAGS是选项，LIBS是要链接的库。都是喂给ld的，只不过一个是告诉ld怎么吃，一个是告诉ld要吃什么。
网上不难搜索到上面这段话。不过“告诉ld怎么吃”是什么意思呢？
看看如下选项：
LDFLAGS = -L/var/xxx/lib -L/opt/mysql/lib
LIBS = -lmysqlclient -liconv
这就明白了。LDFLAGS告诉链接器从哪里寻找库文件，LIBS告诉链接器要链接哪些库文件。不过使用时链接阶段这两个参数都会加上，所以你即使将这两个的值互换，也没有问题。
说到这里，进一步说说LDFLAGS指定-L虽然能让链接器找到库进行链接，但是运行时链接器却找不到这个库，如果要让软件运行时库文件的路径也得到扩展，那么我们需要增加这两个库给"-Wl,R"
LDFLAGS = -L/var/xxx/lib -L/opt/mysql/lib -Wl,R/var/xxx/lib -Wl,R/opt/mysql/lib
如 果在执行./configure以前设置环境变量export LDFLAGS="-L/var/xxx/lib -L/opt/mysql/lib -Wl,R/var/xxx/lib -Wl,R/opt/mysql/lib" ，注意设置环境变量等号两边不可以有空格，而且要加上引号哦（shell的用法）。那么执行configure以后，Makefile将会设置这个选项， 链接时会有这个参数，编译出来的可执行程序的库文件搜索路径就得到扩展了。
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PS：-Wl,R在GraphicsMagick环境下，用为-R, 也就是LDFLAGS = -L/var/xxx/lib -R/var/xxx/lib
我们对每个c或者汇编文件进行单独编译，但是不去连接，生成很多.o 的文件，这些.o文件首先是分散的，我们首先要考虑的如何组合起来；其次，这些.o文件存在相互调用的关系；再者，我们最后生成的bin文件是要在硬件中运行的，每一部分放在什么地址都要有仔细的说明。我觉得在写makefile的时候，最为重要的就是ld的理解，下面说说我的经验：
首先，要确定我们的程序用没有用到标准的c库，或者一些系统的库文件，这些一般是在操作系统之上开发要注意的问题，这里并不多说，熟悉在Linux编程的人，基本上都会用ld命令；这里，我们从头开始,直接进行汇编语言的连接。
我们写一个汇编程序，控制GPIO，从而控制外接的LED，代码如下;
.text
.global _start
_start:
生成bin文件。
-T选项是ld命令中比较重要的一个选项，可以用它直接指明代码的代码段、数据段、bss段，对于复杂的连接，可以专门写一个脚本来告诉编译器如何连接。
arm-elf-ld -Ttext 0x00000000 -g led_On.o -o led_on_elf ，运行地址为0x00000000，由于没有指明数据段和bss，他们会默认的依次放在后面。相同的代码不同的Ttext，你可以对比一下他们之间会变的差异，ld会自动调整跳转的地址。
＊简单的Linker script
(1) SECTIONS命令：
The SECTIONS command tells the linker how to map input sections into output sections, and how to place the output sections in memory.
命令格式如下：
SECTIONS
{
sections-command
sections-command
......
}
其中sections-command可以是ENTRY命令，符号赋值，输出段描述，也可以是overlay描述。
(2) 地址计数器‘.’(location counter)：
该符号只能用于SECTIONS命令内部，初始值为‘0’，可以对该符号进行赋值，也可以使用该符号进行计算或赋值给其他符号。它会自动根据SECTIONS命令内部所描述的输出段的大小来计算当前的地址。
(3) 输出段描述(output section description)：
前面提到在SECTIONS命令中可以作输出段描述，描述的格式如下：
section [address] [(type)] : [AT(lma)]
{
output-section-command
output-section-command
...
} [>region] [AT>lma_region] [:phdr :phdr ...] [=fillexp]
很多附加选项是用不到的。其中的output-section-command又可以是符号赋值，输入段描述，要直接包含的数据值，或者某一特定的输出段关键字。
＊linker script 实例
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS {
}
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
在SECTIONS命令中的类似于下面的描述结构就是输出段描述：
.start ALIGN(4) : {
}
.start 为output section name，ALIGN(4)返回一个基于location counter(.)的4字节对齐的地址值。*(.text.start)是输入段描述，*为通配符，意思是把所有被链接的object文件中的.text.start段都链接进这个名为.start的输出段。
源文件中所标识的section及其属性实际上就是对输入段的描述，例如.text.start输入段在源文件start.S中的代码如下：
.section .text.start
.global _start
_start :
arm-elf-ld -Ttimer.lds -o timer_elf header .o
这里就必须存在一个timer.lds的文件。
对于.lds文件，它定义了整个程序编译之后的连接过程，决定了一个可执行程序的各个段的存储位置。虽然现在我还没怎么用它，但感觉还是挺重要的，有必要了解一下。
先看一下GNU官方网站上对.lds文件形式的完整描述：
SECTIONS {
...
secname start BLOCK(align) (NOLOAD) : AT ( ldadr )
{ contents } >region :phdr =fill
...
}
secname和contents是必须的，其他的都是可选的。下面挑几个常用的看看：
1、secname：段名
2、contents：决定哪些内容放在本段，可以是整个目标文件，也可以是目标文件中的某段（代码段、数据段等）
3、start：本段连接（运行）的地址，如果没有使用AT（ldadr），本段存储的地址也是start。GNU网站上说start可以用任意一种描述地址的符号来描述。
4、AT（ldadr）：定义本段存储（加载）的地址。
SECTIONS {
firtst 0x00000000 : { head.o init.o }
second 0x30000000 : AT(4096) { main.o }
}
编写好的.lds文件，在用arm-linux-ld连接命令时带-Tfilename来调用执行，如
arm-linux-ld –Tnand.lds x.o y.o –o xy.o。也用-Ttext参数直接指定连接地址，如
arm-linux-ld –Ttext 0x30000000 x.o y.o –o xy.o。
**************************************************************************************************
我自己经过归纳如下：
adr r0, _start
ldr r1, _TEXT_BASE
OUTPUT_FORMAT("elf32littlearm", "elf32littlearm", "elf32littlearm")
;指定输出可执行文件是elf格式,32位ARM指令,小端
OUTPUT_ARCH(arm)
;指定输出可执行文件的平台为ARM
ENTRY(_start)
;指定输出可执行文件的起始代码段为_start.
SECTIONS
{
arm-linux-gcc -wall -O2 -c -o $@ $<
-o 只激活预处理,编译,和汇编,也就是他只把程序做成obj文件
-Wall 指定产生全部的警告信息
-O2 编译器对程序提供的编译优化选项，在编译的时候使用该选项，可以使生成的执行文件的执行效率提高
-c 表示只要求编译器进行编译，而不要进行链接，生成以源文件的文件名命名但把其后缀由 .c 或 .cc 变成 .o 的目标文件
-S 只激活预处理和编译，就是指把文件编译成为汇编代码
arm-linux-ld 直接指定代码段,数据段,BSS段的起始地址
-Tbss ADDRESS Set address of .bss section
-Tdata ADDRESS Set address of .data section
-Ttext ADDRESS Set address of .text section
示例:
${CROSS}ld -Ttext=0x33000000 led.o -o led.elf
使用连接脚本设置地址:
arm-linux-ld -Tbeep.lds start.o beep.o -o beep.elf
其中beep.lds 为连接脚本如下：
arm-linux-objcopy被用来复制一个目标文件的内容到另一个文件中,可用于不同源文件的之间的格式转换
示例:
arm-linux-objcopy –o binary –S elf_file bin_file
常用的选项:
input-file , outflie
输入和输出文件,如果没有outfile,则输出文件名为输入文件名
2.-l bfdname或—input-target=bfdname
用来指明源文件的格式,bfdname是BFD库中描述的标准格式名,如果没指明,则arm-linux-objcopy自己分析
3.-O bfdname 输出的格式
4.-F bfdname 同时指明源文件,目的文件的格式
5.-R sectionname 从输出文件中删除掉所有名为sectionname的段
6.-S 不从源文件中复制重定位信息和符号信息到目标文件中
7.-g 不从源文件中复制调试符号到目标文件中
arm-linux-objdump
查看目标文件（.o文件）和库文件(.a文件）信息
arm-linux-objdump -D -m arm beep.elf > beep.dis
-D 显示文件中所有汇编信息
-m machine
指定反汇编目标文件时使用的架构，当待反汇编文件本身没有描述架构信息的时候(比如S-records)，这个选项很有用。可以用-i选项列出这里能够指定的架构.
[guowenxue@localhost asm_c_buzzer]$ cat beep.lds
/***********************************************************************
* File: beep.lds
* Version: 1.0.0
* Copyright: 2011 (c) Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
* Description: Cross tool link text, refer to u-boot.lds
* ChangeLog: 1, Release initial version on "Mon Mar 21 21:09:52 CST 2011"
*
**********************************************************************/
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS{
. = 0x33000000;
.text : {
*(.text)
*(.rodata)
}
.data ALIGN(4): {
*(.data)
}
.bss ALIGN(4): {
*(.bss)
}
}
[guowenxue@localhost asm_c_buzzer]$ cat makefile
# ***********************************************************************
# * File: makefile
# * Version: 1.0.0
# * Copyright: 2011 (c) Guo Wenxue <guowenxue@gmail.com>
# * Description: Makefile used to cross compile the ASM and C source code
# * ChangeLog: 1, Release initial version on "Mon Mar 21 21:09:52 CST 2011"
# *
# ***********************************************************************
CROSS = /opt/buildroot-2011.02/arm920t/usr/bin/arm-linux-
CFLAGS =
beep.bin: start.S beep.c
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c -o start.o start.S
arm-linux-gcc $(CFLAGS) -c -o beep.o beep.c
arm-linux-ld -Tbeep.lds start.o beep.o -o beep.elf
arm-linux-objcopy -O binary -S beep.elf beep.bin
rm -f *.elf *.o
install:
cp beep.bin ~/winxp -f --reply=yes
clean:
rm -f *.elf *.o
rm -f beep.bin
