怎样写Makefile文件(C语言部分）
本文摘抄自“跟我一起写Makefile ”，只是原文中我自己感觉比较精要的一部分，并且只针对C语言，使用GCC编译器。 原文请看这里：http://wiki.ubuntu.org.cn/%E8%B7%9F%E6%88%91%E4%B8%80%E8%B5%B7%E5%86%99Makefile
写完之后才发现基本上都是一些比较枯燥的规则，看看一、二、八三个部分就可以了。当作参考工具吧，什么时候用到了再来看看。
一、概述
我所使用的make 版本是 GNU Make 3.81，使用的系统是 Ubuntu 10.10，GCC版本为 4.4.5。与原文作者使用的Make 版本很相似。
1.1 关于程序的编译和链接
对于C语言的编译，首先要把源文件编译成中间代码文件，即.o文件（在Windows下是.obj文件）。这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量Object File合成执行文件，这个动作叫做链接（link）。更加详细的内容可以参考这里：使用gcc编译C程序的详细过程
编译时，编译器主要检查语法、函数与变量的声明是否正确。函数的声明通常放在头文件中（头文件中应该只放声明，对于函数的具体实现则应该放到单独的 .c 源文件中），你告诉编译器头文件所在的位置，编译器就会到相应的地方去找函数声明。只要语法正确，编译器就会生成中间文件。一般来说一个源文件（.c）对应一个目标文件（.o）。
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，并不需要源文件的存在。在很多时候，由于中间目标文件太多，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。
二、Makefile 介绍
2.1 Makefile的规则
target ... : prerequisites ... command ... ...
target可以是一个object file(目标文件)，也可以是一个执行文件，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）。注意command之前是TAB键，并非空格键。
2.2 一个试例
一个工程有3个头文件，和8个c文件，关系如下图：
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
make命令会找到Makefile文件中第一个target，并且把它当做最终的目标文件。Makefile所指示出来的关系就是我们在上面的图中所展示的关系。
2.3 Makefile中使用变量
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。
objects = main.o kbd.o command.o display.o \ insert.o search.o files.o utils.o edit : $(objects) cc -o edit $(objects)
2.4 让make自动推导
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。
objects = main.o kbd.o command.o display.o \ insert.o search.o files.o utils.o cc = gcc 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)
2.5 清空目标文件的规则
.PHONY : clean clean : -rm edit $(objects)
2.6 Makefile中有什么？
Makefile里主要包含了五个东西：显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释。
- 显式规则。显式规则说明了，如何生成一个或多的的目标文件。这是由Makefile的书写者明显指出，要生成的文件，文件的依赖文件，生成的命令。
- 隐晦规则。由于我们的make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较简略地书写Makefile，这是由make所支持的。
- 变量的定义。在Makefile中我们要定义一系列的变量，变量一般都是字符串，这个有点像你C语言中的宏，当Makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上。
- 文件指示。其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一样；还有就是定义一个多行的命令。有关这一部分的内容，我会在后续的部分中讲述。
- 注释。Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用“#”字符，这个就像C/C++中的“//”一样。如果你要在你的Makefile中使用“#”字符，可以用反斜框进行转义，如：“\#”。
最后，还值得一提的是，在Makefile中的命令，必须要以[Tab]键开始。
2.7 引用其他Makefile
在include前面可以有一些空字符，但是绝不能是[Tab]键开始。你有这样几个Makefile：a.mk、b.mk、c.mk，还有一个文件叫foo.make，以及一个变量$(bar)，其包含了 e.mk和f.mk。
include foo.make *.mk $(bar)
如果文件都没有指定绝对路径或是相对路径的话，make会在当前目录下首先寻找，如果当前目录下没有找到，那么，make还会在下面的几个目录下找：
- 如果make执行时，有“-I”或“--include-dir”参数，那么make就会在这个参数所指定的目录下去寻找。
- 如果目录<prefix>;/include（一般是：/usr/local/bin或/usr/include）存在的话，make也会去找。
如果有文件没有找到的话，make会生成一条警告信息，但不会马上出现致命错误。它会继续载入其它的文件，一旦完成makefile的读取， make会再重试这些没有找到，或是不能读取的文件，如果还是不行，make才会出现一条致命信息。如果你想让make不理那些无法读取的文件，而继续执行，你可以在include前加一个减号“-”，其表示，无论include过程中出现什么错误，都不要报错继续执行。
2.8 make的工作方式
GNU的make工作时的执行步骤入下：（想来其它的make也是类似）
- 读入所有的Makefile。
- 读入被include的其它Makefile。
- 初始化文件中的变量。
- 推导隐晦规则，并分析所有规则。
- 为所有的目标文件创建依赖关系链。
- 根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。
- 执行生成命令。
1-5步为第一个阶段，6-7为第二个阶段。第一个阶段中，如果定义的变量被使用了，那么，make会把其展开在使用的位置。但make并不会完全马上展开，make使用的是拖延战术，如果变量出现在依赖关系的规则中，那么仅当这条依赖被决定要使用了，变量才会在其内部展开。
看完这些再看 第八部分：隐含规则，就可以了，中间的都不用看了。我怎么写了这么多。
三、书写规则
3.1 文件搜索
使用特殊变量VPATH 来搜索，如果不指定，make只会在当前的目录中去找寻依赖文件和目标文件。指定了这个变量，在当前目录搜索完而找不到之后会搜索相应目录。
VPATH = src:../headers
目录之间用冒号隔开。
还可以使用vpath关键字，它的使用方法有三种：这里只说一种，详情看原文。
- 1、vpath <pattern> <directories>
为符合模式<pattern>的文件指定搜索目录<directories>。
vapth使用方法中的<pattern>需要包含“%”字符。“%”的意思是匹配零或若干字符，（需引用“%”，使用“\%"）例如，“%.h”表示所有以 “.h”结尾的文件。<pattern>指定了要搜索的文件集，而<directories>则指定了< pattern>的文件集的搜索的目录。
vpath %.h ../headers
3.2 伪目标
比如刚开始我们指定的
.PHONY : clean clean : rm *.o temp
也可以为伪目标指定依赖文件，常见于all，并且把它放在最前，指定为Makefile的终极目标。由于all是伪目标，所以不会生成all文件。
all : prog1 prog2 prog3 .PHONY : all
3.3 静态模式
静态模式可以更加容易地定义多目标的规则，语法：
<targets ...>: <target-pattern>: <prereq-patterns ...> <commands> ...
如下面的例子：
objects = foo.o bar.o all: $(objects) $(objects): %.o: %.c $(CC) -c $(CFLAGS) $< -o $@
等价于：
foo.o : foo.c $(CC) -c $(CFLAGS) foo.c -o foo.o bar.o : bar.c $(CC) -c $(CFLAGS) bar.c -o bar.o
$(objects): %.o: %.c，这里先把$(object) 在这里展开，表示把所有objects之中的.o文件都用.c文件与之对应起来。
$< 表示依赖文件，这里即.c文件， $@ 表示target文件，这里即.o文件。
3.4 自动生成依赖性
在GCC中，我们用gcc –MM main.c 这条命令就可以查看所有main.o 的依赖关系。于是，可以利用这一特性来让Makefile自动生成依赖关系，不用我们自己写了。
具体看这里。
四、书写命令
每条规则中的命令和操作系统Shell的命令行是一致的。make会按顺序一条一条的执行命令，每条命令的开头必须以[Tab]键开头，除非，命令是紧跟在依赖规则后面的分号后的。
4.1 显示命令
用“@”字符在命令行前，那么，这个命令将不被make显示出来。
make执行时，带入make参数“-n”或“--just-print”，那么其只是显示命令，但不会执行命令。利于调试Makefile。
make参数“-s”或“--slient”则是全面禁止命令的显示。
4.2 命令执行
如果上一条命令执行的结果需要在下一条指令中使用，那么这两个指令应该放在一行，中间用分号隔开。
exec: cd /home/hchen; pwd
4.3 命令出错
如果想要忽略命令的错误，在它之前加 ‘-’即可。
4.4 嵌套执行make
在一些大的工程中，我们会把我们不同模块或是不同功能的源文件放在不同的目录中，我们可以在每个目录中都书写一个该目录的Makefile，这有利于让我们的Makefile变得更加地简洁，而不至于把所有的东西全部写在一个Makefile中，这样会很难维护我们的Makefile，这个技术对于我们模块编译和分段编译有着非常大的好处。
例如，我们有一个子目录叫subdir，这个目录下有个Makefile文件，来指明了这个目录下文件的编译规则。那么我们总控的Makefile可以这样书写：
subsystem:
cd subdir && $(MAKE)
等价于：
subsystem:
$(MAKE) -C subdir
具体看这里。
五、使用变量
在Makefile中的定义的变量，代表了一个文本字串，在Makefile中执行的时候其会自动原模原样地展开在所使用的地方。变量是大小写敏感的。“$<”、“$@”等，这些是自动化变量。
5.1 变量的基础
变量在定义时要赋初值。使用时在其前加$ 符号，并且用() 或者 {} 把变量名括起来。"$$” 表示真实的 $。
5.2 变量中的变量
这里说变量怎样定义，怎样赋值。
变量赋值有三种方式，一种是 = ，一种是 := ，一种是 ?= 。前一种可以使用延后定义的变量，中间只能按照从上到下的顺序定义变量。最后一种表示如果这个变量已经赋值，就不再对他进行赋值了，如果没有赋值，就对他赋值。详情参看这里。
+= 是追加赋值。
比如定义一个空格,下面的变量space就表示一个空格，其他方法还不好定义空格：
nullstring :=# there is nothing space := $(nullstring) # end of the line
5.3 变量高级用法
· 变量值的替换：
我们可以替换变量中的共有的部分，其格式是“$(var:a=b)”或是“${var:a=b}”，其意思是，把变量“var”中所有以“a”字串“结尾”的“a”替换成“b”字串。这里的“结尾”意思是“空格”或是“结束符”。例如：
foo := a.o b.o c.o bar := $(foo:.o=.c)
这个示例中，我们先定义了一个“$(foo)”变量，而第二行的意思是把“$(foo)”中所有以“.o”字串“结尾”全部替换成“.c”，所以我们的“$(bar)”的值就是“a.c b.c c.c”。
对于静态模式，我们要这样写： bar := $(foo:%.o=%.c)
· 把变量的值再当成变量
即使用变量时，每个变量都展开成一个字符串使用：
x = y y = z a := $($(x))
在这个例子中，$(x)的值是“y”，所以$($(x))就是$(y)，于是$(a)的值就是“z”。（注意，是“x=y”，而不是“x=$(y)”）
更加详细的描述见这里。
5.4 目标变量
为某个target指定只会在这条规则以及它所连带的规则中使用的变量：
prog : CFLAGS = -g
prog : prog.o foo.o bar.o
$(CC) $(CFLAGS) prog.o foo.o bar.o
prog.o : prog.c
$(CC) $(CFLAGS) prog.c
foo.o : foo.c
$(CC) $(CFLAGS) foo.c
bar.o : bar.c
$(CC) $(CFLAGS) bar.c
在这个示例中，不管全局的$(CFLAGS)的值是什么，在prog目标，以及其所引发的所有规则中（prog.o foo.o bar.o的规则），$(CFLAGS)的值都是“-g”
六、使用函数
在Makefile中可以使用函数来处理变量，从而让我们的命令或是规则更为的灵活和具有智能。make所支持的函数也不算很多，不过已经足够我们的操作了。函数调用后，函数的返回值可以当做变量来使用。
6.1 函数调用的语法
函数调用，很像变量的使用，也是以“$”来标识的，其語法如下：
$(<function> <arguments>)
或者
${<function> <arguments>}
<arguments>为函数的参数，参数间以逗号“,”分隔，而函数名和参数之间以“空格”分隔。下面是一个具体的例子：
comma:= , empty:= space:= $(empty) $(empty) foo:= a b c bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
在这个示例中，$(comma)的值是一个逗号。$(space)使用了$(empty)定义了一个空格，$(foo)的值是“a b c”，$ (bar)的定义用，调用了函数“subst”，$(bar)的值是“a,b,c”。
6.2 字符串处理函数
$(subst <from>,<to>,<text>)
- 名称：字符串替换函数——subst。
- 功能：把字串<text>中的<from>字符串替换成<to>。
- 返回：函数返回被替换过后的字符串。
$(patsubst <pattern>,<replacement>,<text>)
- 名称：模式字符串替换函数——patsubst。
- 功能：查找<text>中的单词（单词以“空格”、“Tab”或“回车”“换行”分隔）是否符合模式< pattern>，如果匹配的话，则以<replacement>替换。这里，<pattern>可以包括通配符 “%”，表示任意长度的字串。如果<replacement>中也包含“%”，那么，<replacement>中的这个 “%”将是<pattern>中的那个“%”所代表的字串。（可以用“\”来转义，以“\%”来表示真实含义的“%”字符）
- 返回：函数返回被替换过后的字符串。
这和我们前面“变量章节”说过的相关知识有点相似。如：
“$(var:<pattern>=<replacement>;)” 相当于 “$(patsubst <pattern>,<replacement>,$(var))”，
而“$(var: <suffix>=<replacement>)” 则相当于 “$(patsubst %<suffix>,%<replacement>,$(var))”。
例如有：objects = foo.o bar.o baz.o， 那么，“$(objects:.o=.c)”和“$(patsubst %.o,%.c,$(objects))”是一样的。
$(filter <pattern...>,<text>)
- 名称：过滤函数——filter。
- 功能：以<pattern>模式过滤<text>字符串中的单词，保留符合模式<pattern>的单词。可以有多个模式。
- 返回：返回符合模式<pattern>;的字串。
其他更多的函数和示例参看这里。
6.3 文件名操作函数
这里列出很多对文件名的操作函数。
还有foreach, if, call这三个比较特殊的函数。
七、make的运行
7.1 指定Makefile
指定某个不叫Makefile的文件运行make命令，加-f选项：
make –f hchen.mk
7.2 指定目标
“all”这个伪目标是所有目标的目标，其功能一般是编译所有的目标。“clean”这个伪目标功能是删除所有被make创建的文件。“install”这个伪目标功能是安装已编译好的程序，其实就是把目标执行文件拷贝到指定的目标中去。“print”这个伪目标的功能是例出改变过的源文件。“tar”这个伪目标功能是把源程序打包备份。也就是一个tar文件。“dist”这个伪目标功能是创建一个压缩文件，一般是把tar文件压成Z文件。或是gz文件。“TAGS”这个伪目标功能是更新所有的目标，以备完整地重编译使用。“check”和“test”这两个伪目标一般用来测试makefile的流程。
7.3 检查规则
“-n” “--just-print” “--dry-run” “--recon” 不执行参数，这些参数只是打印命令，不管目标是否更新，把规则和连带规则下的命令打印出来，但不执行，这些参数对于我们调试makefile很有用处。
7.4 make的参数
点击小标题。
八、隐含规则
8.1 C语言编译的隐含规则
“<n>;.o”的目标的依赖目标会自动推导为“<n>;.c”，并且其生成命令是“$(CC) –c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)”。
其他语言的隐含规则看这里。
8.2 隐含规则使用的变量
1、关于命令的变量
CCC语言编译程序。默认命令是“cc”。
2、关于命令参数的变量
CFLAGSC语言编译器参数。
更多变量看这里。
8.3 模式规则
模式规则中都是用%，它表示匹配0个（还是1个？）或多个字符。
%.o : %.c
$(CC) -c $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $< -o $@
8.4 自动化变量
所谓自动化变量，就是这种变量会把模式中所定义的一系列的文件自动地挨个取出，直至所有的符合模式的文件都取完了。这种自动化变量只应出现在模式规则的命令中。
在 a: a.o b.o c.o 这个依赖规则中，a 叫做target，即目标； a.o b.o c.o 都叫做 依赖目标。
- $@
- 表示规则中的目标文件集（target,比如上面例子中的%.o）。在模式规则中，如果有多个目标，那么，"$@"就是匹配于目标中模式定义的集合。
- $%
- 仅当目标是函数库文件中，表示规则中的目标成员名。例如，如果一个目标是"foo.a(bar.o)"，那么，"$%"就是 "bar.o"，"$@"就是"foo.a"。如果目标不是函数库文件（Unix下是[.a]，Windows下是[.lib]），那么，其值为空。
- $<
- 依赖目标（比如上例种的%.c）中的第一个目标名字。如果依赖目标是以模式（即"%"）定义的，那么"$<"将是符合模式的一系列的文件集。注意，其是一个一个取出来的。
- $?
- 所有比目标新的 依赖目标 的集合。以空格分隔。
- $^
- 所有的 依赖目标 的集合。以空格分隔。如果在依赖目标中有多个重复的，那个这个变量会去除重复的依赖目标，只保留一份。
- $+
- 这个变量很像"$^"，也是所有依赖目标的集合。只是它不去除重复的依赖目标。
- $*
- 这个变量表示目标模式中"%"及其之前的部分。如果目标是"dir/a.foo.b"，并且目标的模式是"a.%.b"，那么，"$*"的值就是"dir/a.foo"。
多么希望有个实例可以做一下呀，有好多文件，看看怎么把这些文件用Makefile组织起来，并且优化Makefile的文件。只看这些干巴巴的规则，一会儿就累了………………………………
