linux之Makefile 编写、规则、伪目标、变量

  什么是Makefile？首先，make是一个工具程序（Utility software），是一种控制编译或者重复编译软件的工具；make可以自动管理软件编译的内容、方式和时机从而使程序员能够把精力集中在编写代码上。那make怎样工作呢？其实make是通过makefile文件实现的。makefile是一个文本形式的数据库文件。其中包含一些规则，这些规则告诉make需要编译哪些文件、怎样编译这些文件以及在什么样的条件下去编译。

  关于Makefile的基本规则：

target: dependency [dependency [...]]
           command
           command
           [...]
每个命令的第一个字符必须是制表符，使用空格代替是不正确的。

其中，target是需要创建的二进制文件或目标文件，虽然目标体通常是程序，但它们也可以是文本文件、手册页面等任何东西甚至可以被用作测试和设置环境变量。dependency是在创建target时需要输入的一个或者是多个文件的列表。命令序列是创建target文件所需的步骤，如编译命令。一般，没有特殊指定的情况下，make的工作目录就是当前的目录。当GNU make被调用时会顺序查找名为GNUmakefile、makefile或者是Makefile的文件，但不知出于于某种不可描述的原因，绝大部分的Linux程序员习惯性的使用 Makefile这种形式。 

  简单的makefile写法：

　首先有这么几个简单的程序 howdy.c helper.h helper.c

　howdy.c

#include<stdio.h>
#include"helper.h"
int main()
{
        printf("hello,linux programming world\n");
        msg();
        return 0;
}

头文件 helper.h

void msg(void);

helper.c

#include<stdio.h>
void msg(void)
{
        printf("This message sent form helper.c .\n");
}

　好了，利用上述的这些程序写一个简单的Makefile文件

　　 　

howdy:howdy.o helper.o helper.h
        gcc howdy.o helper.o -o howdy
helper.o:helper.c helper.h
        gcc -c helper.c 
howdy.o:howdy.c
        gcc -c howdy.c
clean:
        rm howdy *.o

要编译howdy，只要在Makefile目录下键入make即可。第一个目标体howdy称为默认（default）目标体--这就是该Makefile文件要创建的文件。howdy有三个依赖体，分别为howdy.o helper.o helper.h；要生成howdy这个文件就必须要他所依赖的这三个文件。第二行就是调用编译器的命令来供make执行来创建howdy文件，其中helper.h也列入依赖体的原因是为了防止编译器调用未申明的函数产生错误。接下来的规则是告诉make怎样生成单个目标文件:helper.o和howdy.o。这两个规则用了gcc -c选项，其含义为只编译但不链接文件。

    嗯，，，大概的编译链接过程就是上图这样，howdy.c和helper.c这两个源文件经过预处理后编译成目标文件，然后连接器把来自howdy.o和helper.o的目标代码以及标准库和c启动代码链接到一起生成可执行的二进制文件howdy。通常情况下，如果在依赖体helper.o和howdy.o不存在的情况下使用命令编译howdy，那么gcc会报错并退出。On the other hand，编译器在看到howdy需要这两个文件（以及helper.h）后，make先看它们是否存在，如果不存在则根据规则命令生成它们，然后再根据第一条规则生成howdy。显然地，如果helper.h不存在，也会报错退出，因为Makefile文件中并没有规则命令生成helper.h。              

  好了，大概明白make是怎么执行的了，那新的问题又来了，make怎么知道什么时候该重新编译一个新的文件呢?  其实很简单：如果指定的目标文件不存在，那么毫无疑问，make就会根据规则命令生成它；如果目标文件已经存在，那么make就会将目标文件和依赖文件的时间戳进行对比，如果有一个以上的依赖文件比目标文件新（就是依赖文件的修改时间比目标文件的时间新），那么make就会重新编译生成新的目标体。  

 

伪目标：

什么是伪目标？伪目标就是上面Makefile文件的clean就是伪目标，伪目标就是不对应实际的文件。但是，由于伪目标没有依赖体，所以它的命令是不会自动被make执行的，如果要编译执行这个目标体，那么只需 make clean，编译器就会编译执行clean的命令。但是，如果刚好有个名字叫做clean的文件存在，那么make就会发现它，但是clean没有依赖体，所以make就会认为clean已经是最新的文件从而不会执行其命令。为了处理这种情况，就需要使用特殊的目标体.PHONY。.PHONY的依赖体文件的含义和通常的一样，但是make不检查是否存在有文件名和依赖体中的一个名字相匹配的文件，而是直接执行与之相关的命令。如果使用.PHONY,上述的Makefile文件就成了下面这样

howdy:howdy.o helper.o helper.h
        gcc howdy.o helper.o -o howdy
helper.o:helper.c helper.h
        gcc -c helper.c 
howdy.o:howdy.c
        gcc -c howdy.c
#hello:hello.c
#       gcc hello.c -o hello
#all:howdy hello
.PHONY
clean:
        rm howdy *.o

什么意思？一句话，意思就是：make在更新目标文件时，不管clean后面有没有依赖，都会直接执行clean下面的命令。

 

变量：

为了简化编辑和维护Makefile，make允许在Makefile中创建和使用变量。所谓的变量就是伪指定文本串在makefile中定义一个名字，这个文本串就是变量的值。

定义变量的一般方法：

VARNAME = some_text [...]
把变量名用括号扩起来，然后在前面加上“$”，就可以引用变量的值了：$(VARNAME)

将之前的Makefile文件中使用变量：

OBJS = howdy.o helper.o
HDRS = helper.h
howdy:$(OBJS)
        gcc $(OBJS) -o howdy
helper.o:helper.c $(HDRS)
        gcc -c helper.c
howdy.o:howdy.c
        gcc -c howdy.c
clean:
        rm -rf *.o

OBJS和HDRS会在被引用的每个地方展开成它的值，编译时也是如此。关于自动变量：

变量                                        说明
$@                                   规则的目标文件对应的文件名
$^                                    规则中依赖的文件名
$<                                    规则中第一个相关文件名
$?                                    规则中日期新于目标的所有相关文件列表，以空格为分隔符
$(@D)                               目标文件的目录部分（目标在子目录中）
$(@F)                                目标文件的文件名部分（目标在子目录中）

用于程序名和标志的预定义变量：

变量                                        说明
AR                                归档维护程序，默认值=ar
AS                                汇编程序，默认值=as
CC                                C编译程序，默认值=cc
CPP                               C预处理程序，默认值=cpp
RM                               文件删除程序，默认值= rm -rf
ARFLAS                          传给归档维护程序的标志，默认值 = rv
ASFLAGS                        传给汇编程序的标志，没有默认值
CPPFLAGS                       传给c预处理程序的标志，没有默认值
CFLAGS                           传给c编译器的标志，没有默认值
LDFLAGS                         传给链接程序（ld）的标志，没有默认值

 

 

模式规则：

  通过用户定义自己的隐式规则，模式规则提供了扩展make的隐式规则的一种方法。模式规则雷士与普通规则，但是它的目标中必定含有符号 “%s”，这个符号可以与任何非空字符串匹配；为与目标中的“%s”匹配，这个规则的相关部分文件也必须使用“%s”。例如： %.o:%.c

告诉make所有形式为somename.o的目标（object）文件都应该从源文件somename.c编译而来。再将上面的Makefile文件修改：

CC = gcc
OBJ = howdy
FILES = howdy.o helper.o
HDRS = helper.h
O_FLAG = -o
C_FLAG= -c
RM  = rm -rf
howdy:$(FILES) $(HDRS)
        $(CC) $(FILES) $(O_FLAG) $(OBJ)
%.o:%.c
        $(CC) $(C_FLAG) $^ $(O_FLAG) $@
clean:
        $(RM) $(FILES) $(OBJ)

 

以上内容为自己在《GNU/Linux》一书中学习Makefile时的一点理解，有错还请留言指正。