Linux——makefile

1.概述

什么是makefile？或许很多Winodws的程序员都不知道这个东西，因为那些Windows的IDE都为你做了这个工作，但是要作一个好的和 professional的程序员，makefile还是要懂。这就好像现在有这么多的HTML的编辑器，但如果你想成为一个专业人士，你还是要了解HTML的标识的含义。特别在Unix下的软件编译，你就不能不自己写makefile了，会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。

因为，makefile关系到了整个工程的编译规则。一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为 makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。 makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。

不同厂商的make各不相同，也有不同的语法，但其本质都是在“文件依赖性”上做文章，这里仅对GNU的make进行讲述，环境是RedHat Linux 8.0，make的版本是3.80。必竟，这个make是应用最为广泛的，也是用得最多的。而且其还是最遵循于IEEE 1003.2-1992 标准的（POSIX.2）。 在这篇文档中，将以C/C++的源码作为基础，所以必然涉及一些关于C/C++的编译的知识，相关于这方面的内容，还请查看相关的编译器的文档。这里所默认的编译器是UNIX下的GCC和CC。

2. 关于程序的编译和链接

说一下关于程序编译的一些规范和方法。

一般来说，无论是C、C++、还是pas，首先要把源文件编译成中间代码文件，在Windows下也就是 .obj 文件，UNIX下是 .o 文件，即 Object File，这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量的Object File合成执行文件，这个动作叫作链接（link）。 编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。对于后者(函数与变量的声明的正确)，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在C/C++文件中)，只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（O文件或是OBJ文件）。

链接时，主要是链接函数和全局变量，所以，我们可以使用这些中间目标文件（O文件或是OBJ文件）来链接我们的应用程序。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（Object File），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以，我们要给中间目标文件打个包，在Windows下这种包叫“库文件”（Library File)，也就是 .lib 文件，在UNIX下，是Archive File，也就是 .a 文件。

总结一下，源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成执行文件。在编译时，编译器只检测程序语法，和函数、变量是否被声明。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成Object File。而在链接程序时，链接器会在所有的Object File中找寻函数的实现，如果找不到，那到就会报链接错误码（Linker Error），在VC下，这种错误一般是：Link 2001错误，意思说是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的Object File.

3.Makefile 介绍

make命令执行时，需要一个 Makefile 文件，以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接程序。

首先，我们用一个示例来说明Makefile的书写规则。以便给大家一个感兴认识。这个示例来源于GNU的make使用手册，在这个示例中，我们的工程有8个C文件，和3个头文件，我们要写一个Makefile来告诉make命令如何编译和链接这几个文件。

我们的规则是：

1）如果这个工程没有编译过，那么我们的所有C文件都要编译并被链接。

2）如果这个工程的某几个C文件被修改，那么我们只编译被修改的C文件，并链接目标程序。

3）如果这个工程的头文件被改变了，那么我们需要编译引用了这个头文件的所有C文件，并链接目标程序。

只要我们的Makefile写得够好，所有的这一切，我们只用一个make命令就可以完成，make命令会自动智能地根据当前的文件修改的情况来确定哪些文件需要重编译，从而自己编译所需要的文件和链接目标程序。

3.1 Makefile的规则

在一个Makefile中通常包含下面内容： 　　

(1)需要由make工具创建的目标体（target），通常是目标文件或可执行文件。

(2)要创建的目标体所依赖的文件（dependency_file）。

(3)创建每个目标体时需要运行的命令（command）。 　　

格式如下：

target：dependency_files ...

<tab>command

......　　

target：规则的目标。通常是程序中间或者最后需要生成的文件名，可以是.o文件、也可以是最后的可执行程序的文件名。另外，目标也可以是一个make执行的动作的名称，如目标“clean”，这样的目标称为“伪目标”。　　

dependency_files：规则的依赖。生成规则目标所需要的文件名列表（就是要生成那个target所需要的文件或是目标）。通常一个目标依赖于一个或者多个文件。　　 　　

command：规则的命令行。target这一个或多个的目标文件依赖于dependency_files中的文件，其生成规则定义在command中。dependency_files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。command是make程序所有执行的动作（任意的shell命令或者可在shell下执行的程序）。一个规则可以有多个命令行，每一条命令占一行。注意：每一个命令行必须以[Tab]字符开始，[Tab]字符告诉make此行是一个命令行。make按照命令完成相应的动作。这也是书写Makefile中容易产生，而且比较隐蔽的错误。命令就是在任何一个目标的依赖文件发生变化后重建目标的动作描述。一个目标可以没有依赖而只有动作（指定的命令）。比如Makefile中的目标“clean”，此目标没有依赖，只有命令。它所指定的命令用来删除make过程产生的中间文件（清理工作）。 　　 　　

在Makefile中“规则”就是描述在什么情况下、如何重建规则的目标文件，通常规则中包括了目标的依赖关系（目标的依赖文件）和重建目标的命令。make执行重建目标的命令，来创建或者重建规则的目标（此目标文件也可以是触发这个规则的上一个规则中的依赖文件）。规则包含了目标和依赖的关系以及更新目标所要求的命令。 Makefile中可以包含除规则以外的部分。一个最简单的Makefile可能只包含规则描述。规则在有些Makefile中可能看起来非常复杂，但是无论规则的书写是多么的复杂，它都符合规则的基本格式。

3.2 一个示例

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

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 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dependency_files 文件的修改日期，如果dependency_files 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。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。

3.3 make是怎么工作的

在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么，

(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文件也不存在，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，.c文件和.h文件是存在的，于是make会生成 .o 文件，然后再用 .o 文件生成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，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“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。

 

源文来自：http://www.cnblogs.com/liyanwei/archive/2010/04/29/1723931.html