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Makefile 及其工作原理

当你需要在一些源文件改变后运行或更新一个任务时,通常会用到 make 工具。make 工具需要读取一个 Makefile(或 makefile)文件,在该文件中定义了一系列需要执行的任务。你可以使用 make 来将源代码编译为可执行程序。大部分开源项目会使用 make 来实现最终的二进制文件的编译,然后使用 make install 命令来执行安装。

Makefile 及其工作原理

依然从打印 “Hello World” 开始。首先创建一个名字为 myproject 的目录,目录下新建 Makefile 文件,文件内容为:

  1. say_hello:

  2. echo"Hello World"

myproject 目录下执行 make,会有如下输出:

  1. $ make

  2. echo"Hello World"

  3. HelloWorld

在上面的例子中,“say_hello” 类似于其他编程语言中的函数名。这被称之为目标target。在该目标之后的是预置条件或依赖。为了简单起见,我们在这个示例中没有定义预置条件。echo ‘Hello World' 命令被称为步骤recipe。这些步骤基于预置条件来实现目标。目标、预置条件和步骤共同构成一个规则。

总结一下,一个典型的规则的语法为:

  1. 目标:预置条件

  2. 步骤

作为示例,目标可以是一个基于预置条件(源代码)的二进制文件。另一方面,预置条件也可以是依赖其他预置条件的目标。

  1. final_target: sub_target final_target.c

  2. Recipe_to_create_final_target

  3. sub_target: sub_target.c

  4. Recipe_to_create_sub_target

目标并不要求是一个文件,也可以只是步骤的名字,就如我们的例子中一样。我们称之为“伪目标”。

再回到上面的示例中,当 make 被执行时,整条指令 echo "Hello World" 都被显示出来,之后才是真正的执行结果。如果不希望指令本身被打印处理,需要在 echo 前添加 @ say_hello: @echo "Hello World"

重新运行 make,将会只有如下输出:

  1. $ make

  2. HelloWorld

接下来在 Makefile 中添加如下伪目标:generateclean

  1. say_hello:

  2. @echo"Hello World"

  3. generate:

  4. @echo"Creating empty text files..."

  5. touchfile-{1..10}.txt

  6. clean:

  7. @echo"Cleaning up..."

  8. rm*.txt

随后当我们运行 make 时,只有 say_hello 这个目标被执行。这是因为Makefile 中的第一个目标为默认目标。通常情况下会调用默认目标,这就是你在大多数项目中看到 all 作为第一个目标而出现。all 负责来调用它他的目标。我们可以通过 .DEFAULT_GOAL 这个特殊的伪目标来覆盖掉默认的行为。

Makefile 文件开头增加 .DEFAULT_GOAL

  1. .DEFAULT_GOAL := generate

make 会将 generate 作为默认目标:

  1. $ make

  2. Creatingempty text files...

  3. touchfile-{1..10}.txt

顾名思义,.DEFAULT_GOAL 伪目标仅能定义一个目标。这就是为什么很多 Makefile 会包括 all 这个目标,这样可以调用多个目标。

下面删除掉 .DEFAULT_GOAL,增加 all 目标:

  1. all: say_hello generate

  2. say_hello:

  3. @echo"Hello World"

  4. generate:

  5. @echo"Creating empty text files..."

  6. touchfile-{1..10}.txt

  7. clean:

  8. @echo"Cleaning up..."

  9. rm*.txt

运行之前,我们再增加一些特殊的伪目标。.PHONY 用来定义这些不是文件的目标。make 会默认调用这些伪目标下的步骤,而不去检查文件名是否存在或最后修改日期。完整的 Makefile 如下:

  1. .PHONY: all say_hello generate clean

  2. all: say_hello generate

  3. say_hello:

  4. @echo"Hello World"

  5. generate:

  6. @echo"Creating empty text files..."

  7. touchfile-{1..10}.txt

  8. clean:

  9. @echo"Cleaning up..."

  10. rm*.txt

make 命令会调用 say_hellogenerate

  1. $ make

  2. HelloWorld

  3. Creatingempty text files...

  4. touchfile-{1..10}.txt

clean 不应该被放入 all 中,或者被放入第一个目标中。clean 应当在需要清理时手动调用,调用方法为 make clean

  1. $ make clean

  2. Cleaning up...

  3. rm*.txt

现在你应该已经对 Makefile 有了基础的了解,接下来我们看一些进阶的示例。

进阶示例

变量

在之前的实例中,大部分目标和预置条件是已经固定了的,但在实际项目中,它们通常用变量和模式来代替。

定义变量最简单的方式是使用 = 操作符。例如,将命令 gcc 赋值给变量 CC

  1. CC =gcc

这被称为递归扩展变量,用于如下所示的规则中:

  1. hello: hello.c

  2. ${CC} hello.c -o hello

你可能已经想到了,这些步骤将会在传递给终端时展开为:

  1. gcc hello.c -o hello

${CC}$(CC) 都能对 gcc 进行引用。但如果一个变量尝试将它本身赋值给自己,将会造成死循环。让我们验证一下:

  1. CC =gcc

  2. CC = ${CC}

  3. all:

  4. @echo ${CC}

此时运行 make 会导致:

  1. $ make

  2. Makefile:8:***Recursive variable 'CC' references itself (eventually). Stop.

为了避免这种情况发生,可以使用 := 操作符(这被称为简单扩展变量)。以下代码不会造成上述问题:

  1. CC :=gcc

  2. CC := ${CC}

  3. all:

  4. @echo ${CC}

模式和函数

下面的 Makefile 使用了变量、模式和函数来实现所有 C 代码的编译。我们来逐行分析下:

  1. #Usage:

  2. #make # compile all binary

  3. #make clean # remove ALL binaries and objects

  4. .PHONY = all clean

  5. CC =gcc # compiler to use

  6. LINKERFLAG =-lm

  7. SRCS := $(wildcard *.c)

  8. BINS := $(SRCS:%.c=%)

  9. all: ${BINS}

  10. %:%.o

  11. @echo"Checking.."

  12. ${CC} ${LINKERFLAG} $

  13. %.o:%.c

  14. @echo"Creating object.."

  15. ${CC}-c $

  16. clean:

  17. @echo"Cleaning up..."

  18. rm-rvf *.o ${BINS}

  • # 开头的行是评论。

  • .PHONY = all clean 行定义了 allclean 两个伪目标。

  • 变量 LINKERFLAG 定义了在步骤中 gcc 命令需要用到的参数。

  • SRCS := $(wildcard *.c)$(wildcard pattern) 是与文件名相关的一个函数。在本示例中,所有 “.c”后缀的文件会被存入 SRCS 变量。

  • BINS := $(SRCS:%.c=%):这被称为替代引用。本例中,如果 SRCS 的值为 'foo.c bar.c',则 BINS的值为 'foo bar'

  • all: ${BINS} 行:伪目标 all 调用 ${BINS} 变量中的所有值作为子目标。

  • 规则:

    1. %:%.o

    2. @echo"Checking.."

    3. ${CC} ${LINKERFLAG} $

    下面通过一个示例来理解这条规则。假定 foo 是变量 ${BINS} 中的一个值。% 会匹配到 foo%匹配任意一个目标)。下面是规则展开后的内容:

    1. foo: foo.o

    2. @echo"Checking.."

    3. gcc-lm foo.o -o foo

    如上所示,%foo 替换掉了。$foo.o 替换掉。$用于匹配预置条件,$@ 匹配目标。对 ${BINS} 中的每个值,这条规则都会被调用一遍。

  • 规则:

    1. %.o:%.c

    2. @echo"Creating object.."

    3. ${CC}-c $

    之前规则中的每个预置条件在这条规则中都会都被作为一个目标。下面是展开后的内容:

    1. foo.o: foo.c

    2. @echo"Creating object.."

    3. gcc-c foo.c

  • 最后,在 clean 目标中,所有的二进制文件和编译文件将被删除。

下面是重写后的 Makefile,该文件应该被放置在一个有 foo.c 文件的目录下:

  1. #Usage:

  2. #make # compile all binary

  3. #make clean # remove ALL binaries and objects

  4. .PHONY = all clean

  5. CC =gcc # compiler to use

  6. LINKERFLAG =-lm

  7. SRCS := foo.c

  8. BINS := foo

  9. all: foo

  10. foo: foo.o

  11. @echo"Checking.."

  12. gcc-lm foo.o -o foo

  13. foo.o: foo.c

  14. @echo"Creating object.."

  15. gcc-c foo.c

  16. clean:

  17. @echo"Cleaning up..."

  18. rm-rvf foo.o foo

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作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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