makefile学习笔记（一）：概述

一、make

make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具；

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；

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；

不同产商的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。

二、生成可执行文件的过程

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；

链接时，主要是链接函数和全局变量。

若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。

三、makefile设计思路

假设：我们的工程有x个C文件，和y个头文件

那么，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几个头文件的C文件，并链接目标程序

四、makefile的规则

     target ... : prerequisites ...
            command
            ...
            ...

target也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文件；
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）。

这是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件，其生成规则定义在 command中。

说白一点就是说，prerequisites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。

 五、makefile里有什么？

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。

1、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。

2、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粗糙地简略地书写Makefile，这是由make所支持的。

3、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。

4、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。

5、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。

 六、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）
    1、读入所有的Makefile
    2、读入被include的其它Makefile
    3、初始化文件中的变量
    4、推导隐晦规则，并分析所有规则
    5、为所有的目标文件创建依赖关系链
    6、根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成
    7、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。

一般来说，make会以UNIX的标准Shell，也就是/bin/sh来执行命令。

七、make的举例

# 添加包含路径
vpath %.S stlib
vpath %.c stlib stlib/src 
vpath %.h stlib stlib/cminc stlib/inc

DEFS += -DUSE_STDPERIPH_DRIVER

INCS += -Istlib -Istlib/cminc -Istlib/inc

# 使用其他外设在这里添加
OBJS += main.o
OBJS += stlib/startup_stm32f40xx.o 
OBJS += stlib/system_stm32f4xx.o
OBJS += stlib/src/stm32f4xx_syscfg.o stlib/src/stm32f4xx_gpio.o 

# 使用了编译优化和硬件浮点数
CFLAGS += -mcpu=cortex-m4 -mthumb -Wall 
CFLAGS += -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16
CFLAGS += -Os
CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections

LFLAGS += -mcpu=cortex-m4 -mthumb
LFLAGS += -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16
LFLAGS += -Wl,--gc-sections 

# 最后生成的bin文件
all:blink.bin

clean:
    @rm -f $(OBJS) $(OBJ_FLASH) $(OBJ_SRAM)  
    @rm -f blink.bin blink.elf blinks.bin blinks.elf
    
blink.bin:blink.elf
    @arm-none-eabi-objcopy -O binary -S $< $@
blinks.bin:blinks.elf
    @arm-none-eabi-objcopy -O binary -S $< $@
    
blink.elf:$(OBJS) $(OBJ_FLASH)
    @arm-none-eabi-gcc $(LFLAGS) $^ -Tstlib/STM32F407ZET6_FLASH.ld -o $@
    @arm-none-eabi-size $@
    
burn:blink.bin
    @st-flash write $< 0x08000000
    
%.o:%.S
    @echo cc: $<
    @arm-none-eabi-gcc $(CFLAGS) -c $< -o $@
%.o:%.c
    @echo cc: $<
    @arm-none-eabi-gcc $(CFLAGS) $(DEFS) $(INCS) -c $< -o $@