自动生成 Makefile (automake/autoconf 入门)
作为Linux 下的程序开发人员，大家一定都遇到过Makefile ，用make 命令来编译自己写的程序确实是很方便。一般情况下，大家都是手工写一个简单Makefile ，如果要想写出一个符合自由软件惯例的Makefile 就不那么容易了。
在本文中，将给大家介绍如何使用autoconf 和automake 两个工具来帮助我们自动地生成符合自由软件惯例的Makefile ，这样就可以象常 见的GNU 程序一样，只要使用“./configure” ，“make” ，“make instal” 就可以把程序安装到Linux 系统中去了。这将特别适合想做开放源代码软件的程序开发人员，又或如果你只是自己写些小的Toy 程序，那么这 个文章对你也会有很大的帮助。
一、Makefile 介绍
Makefile 是用于自动编译和链接的，一个工程有很多文件组成，每一个文件的改变都会导致工程的重新链接，但是不是所有的文件都需要重新编译，Makefile 中纪录有文件的信息，在make 时会决定在链接的时候需要重新编译哪些文件。
Makefile 的宗旨就是：让编译器知道要编译一个文件需要依赖其他的哪些文件。当那些依赖文件有了改变，编译器会自动的发现最终的生成文件已经过时，而重新编译相应的模块。
Makefile 的基本结构不是很复杂，但当一个程序开发人员开始写Makefile 时，经常会怀疑自己写的是否符合惯例，而且自己写的 Makefile 经常和自己的开发环境相关联，当系统环境变量或路径发生了变化后，Makefile 可能还要跟着修改。这样就造成了手工书写 Makefile 的诸多问题，automake 恰好能很好地帮助我们解决这些问题。
使用automake ，程序开发人员只需要写一些 简单的含有预定义宏的文件，由autoconf 根据一个宏文件生成configure ，由automake 根据另一个宏文件生成Makefile.in ， 再使用configure 依据Makefile.in 来生成一个符合惯例的Makefile 。下面我们将详细介绍Makefile 的automake 生成 方法。
二、使用的环境
本文所提到的程序是基于Linux 发行版本：Ubuntu 14.04
三、从helloworld 入手
我们从大家最常使用的例子程序helloworld 开始。
下面的过程如果简单地说来就是：
新建三个文件：
helloworld.c
configure.in
Makefile.am
然后执行：
autoscan; aclocal; autoconf; automake --add-missing; ./configure; make; ./helloworld
就可以看到Makefile 被产生出来，而且可以将helloworld.c 编译通过。
很简单吧，几条命令就可以做出一个符合惯例的Makefile ，感觉如何呀。
现在开始介绍详细的过程：
1 、建目录
在你的工作目录下建一个helloworld 目录，我们用它来存放helloworld 程序及相关文件，如在/home/my/build 下：
$ mkdir helloword
$ cd helloworld
2 、 helloworld.c
然后用你自己最喜欢的编辑器写一个hellowrold.c 文件，如命令：vi helloworld.c 。使用下面的代码作为helloworld.c 的内容。
int main(int argc, char** argv)
{
printf("Hello, Linux World!\n");
return 0;
}
完成后保存退出。
现在在helloworld 目录下就应该有一个你自己写的helloworld.c 了。
3 、生成configure
我们使用autoscan 命令来帮助我们根据目录下的源代码生成一个configure.in 的模板文件。
命令：
$ autoscan
$ ls
configure.scan helloworld.c
执行后在hellowrold 目录下会生成一个文件：configure.scan ，我们可以拿它作为configure.in 的蓝本。
现在将configure.scan 改名为configure.in ，并且编辑它，按下面的内容修改，去掉无关的语句：
============================configure.in 内容开始=========================================
# -*- Autoconf -*-
# Process this file with autoconf to produce a configure script.
AC_INIT(helloworld.c)
AM_INIT_AUTOMAKE(helloworld, 1.0)
# Checks for programs.
AC_PROG_CC
# Checks for libraries.
# Checks for header files.
# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.
# Checks for library functions.
AC_OUTPUT(Makefile)
============================configure.in 内容结束=========================================
然后执行命令aclocal 和autoconf ，分别会产生aclocal.m4 及configure 两个文件：
$ aclocal
$ls
aclocal.m4 configure.in helloworld.c
$ autoconf
$ ls
aclocal.m4 autom4te.cache configure configure.in helloworld.c
大家可以看到configure.in 内容是一些宏定义，这些宏经autoconf 处理后会变成检查系统特性、环境变量、软件必须的参数的shell 脚本。
autoconf 是用来生成自动配置软件源代码脚本（configure ）的工具。configure 脚本能独立于autoconf 运行，且在运行的过程中，不需要用户的干预。
要生成configure 文件，你必须告诉autoconf 如何找到你所用的宏。方式是使用aclocal 程序来生成你的aclocal.m4 。
aclocal 根据configure.in 文件的内容，自动生成aclocal.m4 文件。aclocal 是一个perl 脚本程序，它的定义是：“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac” 。
autoconf 从configure.in 这个列举编译软件时所需要各种参数的模板文件中创建configure 。
autoconf 需要GNU m4 宏处理器来处理aclocal.m4 ，生成configure 脚本。
m4 是一个宏处理器。将输入拷贝到输出，同时将宏展开。宏可以是内嵌的，也可以是用户定义的。除了可以展开宏，m4 还有一些内建的函数，用来引用文件，执行命令，整数运算，文本操作，循环等。m4 既可以作为编译器的前端，也可以单独作为一个宏处理器。
4 、新建Makefile.am
新建Makefile.am 文件，命令：
$ vi Makefile.am
内容如下:
AUTOMAKE_OPTIONS=foreign
bin_PROGRAMS=helloworld
helloworld_SOURCES=helloworld.c
automake 会根据你写的Makefile.am 来自动生成Makefile.in 。
Makefile.am 中定义的宏和目标, 会指导automake 生成指定的代码。例如，宏bin_PROGRAMS 将导致编译和连接的目标被生成。
5 、运行automake
命令：
$ automake --add-missing
configure.in: installing `./install-sh'
configure.in: installing `./mkinstalldirs'
configure.in: installing `./missing'
Makefile.am: installing `./depcomp'
automake 会根据Makefile.am 文件产生一些文件，包含最重要的Makefile.in 。
6 、执行configure 生成Makefile
$ ./configure
checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
checking whether build environment is sane... yes
checking for gawk... gawk
checking whether make sets $(MAKE)... yes
checking for gcc... gcc
checking for C compiler default output... a.out
checking whether the C compiler works... yes
checking whether we are cross compiling... no
checking for suffix of executables...
checking for suffix of object files... o
checking whether we are using the GNU C compiler... yes
checking whether gcc accepts -g... yes
checking for gcc option to accept ANSI C... none needed
checking for style of include used by make... GNU
checking dependency style of gcc... gcc3
configure: creating ./config.status
config.status: creating Makefile
config.status: executing depfiles commands
$ ls -l Makefile
-rw-rw-r-- 1 yutao yutao 15035 Oct 15 10:40 Makefile
你可以看到，此时Makefile 已经产生出来了。
7 、使用Makefile 编译代码
$ make
if gcc -DPACKAGE_NAME="" -DPACKAGE_TARNAME="" -DPACKAGE_VERSION="" -
DPACKAGE_STRING="" -DPACKAGE_BUGREPORT="" -DPACKAGE="helloworld" -DVERSION="1.0"
-I. -I. -g -O2 -MT helloworld.o -MD -MP -MF ".deps/helloworld.Tpo" /
-c -o helloworld.o `test -f 'helloworld.c' || echo './'`helloworld.c; /
then mv -f ".deps/helloworld.Tpo" ".deps/helloworld.Po"; /
else rm -f ".deps/helloworld.Tpo"; exit 1; /
fi
gcc -g -O2 -o helloworld helloworld.o
运行helloworld
$ ./helloworld
Hello, Linux World!
这样helloworld 就编译出来了，你如果按上面的步骤来做的话，应该也会很容易地编译出正确的helloworld 文件。你还可以试着使用一些其 他的make 命令，如make clean ，make install ，make dist ，看看它们会给你什么样的效果。感觉如何？自己也能写出这么专业的Makefile ，老板一定会对你刮目相看。
四、深入浅出
针对上面提到的各个命令，我们再做些详细的介绍。
1 、 autoscan
autoscan 是用来扫描源代码目录生成configure.scan 文件的。autoscan 可以用目录名做为参数，但如果你不使用参数的话，那么 autoscan 将认为使用的是当前目录。autoscan 将扫描你所指定目录中的源文件，并创建configure.scan 文件。
2 、 configure.scan
configure.scan 包含了系统配置的基本选项，里面都是一些宏定义。我们需要将它改名为configure.in
3 、 aclocal
aclocal 是一个perl 脚本程序。aclocal 根据configure.in 文件的内容，自动生成aclocal.m4 文件。aclocal 的定义是：“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac” 。
4 、 autoconf
autoconf 是用来产生configure 文件的。configure 是一个脚本，它能设置源程序来适应各种不同的操作系统平台，并且根据不同的系统来产生合适的Makefile ，从而可以使你的源代码能在不同的操作系统平台上被编译出来。
configure.in 文件的内容是一些宏，这些宏经过autoconf 处理后会变成检查系统特性、环境变量、软件必须的参数的shell 脚本。configure.in 文件中的宏的顺序并没有规定，但是你必须在所有宏的最前面和最后面分别加上AC_INIT 宏和AC_OUTPUT 宏。
在configure.ini 中：
# 号表示注释，这个宏后面的内容将被忽略。
AC_INIT(FILE)
这个宏用来检查源代码所在的路径。
AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION)
这个宏是必须的，它描述了我们将要生成的软件包的名字及其版本号：PACKAGE 是软件包的名字，VERSION 是版本号。当你使用make dist 命令时，它会给你生成一个类似helloworld-1.0.tar.gz 的软件发行包，其中就有对应的软件包的名字和版本号。
AC_PROG_CC
这个宏将检查系统所用的C 编译器。
AC_OUTPUT(FILE)
这个宏是我们要输出的Makefile 的名字。
我们在使用automake 时，实际上还需要用到其他的一些宏，但我们可以用aclocal 来帮我们自动产生。执行aclocal 后我们会得到aclocal.m4 文件。
产生了configure.in 和aclocal.m4 两个宏文件后，我们就可以使用autoconf 来产生configure 文件了。
5 、 Makefile.am
Makefile.am 是用来生成Makefile.in 的，需要你手工书写。Makefile.am 中定义了一些内容：
AUTOMAKE_OPTIONS
这个是automake 的选项。在执行automake 时，它会检查目录下是否存在标准GNU 软件包中应具备的各种文件，例如AUTHORS 、ChangeLog 、NEWS 等文件。我们将其设置成foreign 时，automake 会改用一般软件包的标准来检查。
bin_PROGRAMS
这个是指定我们所要产生的可执行文件的文件名。如果你要产生多个可执行文件，那么在各个名字间用空格隔开。
helloworld_SOURCES
这个是指定产生“helloworld” 时所需要的源代码。如果它用到了多个源文件，那么请使用空格符号将它们隔开。比如需要 helloworld.h ，helloworld.c 那么请写成helloworld_SOURCES= helloworld.h helloworld.c 。
如果你在bin_PROGRAMS 定义了多个可执行文件，则对应每个可执行文件都要定义相对的filename_SOURCES 。
6 、 automake
我们使用automake --add-missing 来产生Makefile.in 。
选项--add-missing 的定义是“add missing standard files to package” ，它会让automake 加入一个标准的软件包所必须的一些文件。
我们用automake 产生出来的Makefile.in 文件是符合GNU Makefile 惯例的，接下来我们只要执行configure 这个shell 脚本就可以产生合适的 Makefile 文件了。
7 、 Makefile
在符合GNU Makefiel 惯例的Makefile 中，包含了一些基本的预先定义的操作：
make
根据Makefile 编译源代码，连接，生成目标文件，可执行文件。
make clean
清除上次的make 命令所产生的object 文件（后缀为“.o” 的文件）及可执行文件。
make install
将编译成功的可执行文件安装到系统目录中，一般为/usr/local/bin 目录。
make dist
产生发布软件包文件（即distribution package ）。这个命令将会将可执行文件及相关文件打包成一个tar.gz 压缩的文件用来作为发布软件的软件包。
它会在当前目录下生成一个名字类似“PACKAGE-VERSION.tar.gz” 的文件。PACKAGE 和VERSION ，是我们在configure.in 中定义的AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION) 。
make distcheck
生成发布软件包并对其进行测试检查，以确定发布包的正确性。这个操作将自动把压缩包文件解开，然后执行configure 命令，并且执行make ，来确认编译不出现错误，最后提示你软件包已经准备好，可以发布了。
===============================================
helloworld-1.0.tar.gz is ready for distribution
===============================================
make distclean
类似make clean ，但同时也将configure 生成的文件全部删除掉，包括Makefile 。
五、结束语
通过上面的介绍，你应该可以很容易地生成一个你自己的符合GNU 惯例的Makefile 文件及对应的项目文件。
如果你想写出更复杂的且符合惯例的Makefile ，你可以参考一些开放代码的项目中的configure.in 和Makefile.am 文件，比如：嵌入式数据库sqlite ，单元测试cppunit 。
