• Makefile基础知识


    Makefile

    1、编译链接

    一般来说,无论是C、C++,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,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。

    源文件->中间目标文件->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.

    2、Makefile编译链接规则

        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。

    3、Makefile基本构成

    在讲述这个Makefile之前,还是让我们先来粗略地看一看Makefile的规则。

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

        target:目标文件,可以是Object File,也可以是执行文件。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(先决条件):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:必须以TAB键开头

    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。

    4、一个基本的例子

        edit : main.o kbd.o command.o display.o /             #(/表示换行,注释只能用#号,转义字符)
               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

    注意: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。

    5、Makefile工作方式

        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,你的C文件和H文件是存在的啦,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。

    6、Makefile中使用变量

    为了makefile的易维护,在makefile中我们可以使用变量。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。

    我们声明一个变量,叫objects, OBJECTS, objs, OBJS, obj, 或是 OBJ,反正不管什么啦,只要能够表示obj文件就行了。我们在makefile一开始就这样定义:

         objects = main.o kbd.o command.o display.o /
                  insert.o search.o files.o utils.o

    则可简写为

        edit : $(objects)
                cc -o edit $(objects)
        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 $(objects)

    7、Makefile自动推导

    GNU的make(工具)很强大,它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令,于是我们就没必要去在每一个[.o]文件后都写上类似的命令,因为,我们的make会自动识别,并自己推导命令。 

    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,如果make找到一个whatever.o,那么whatever.c,就会是whatever.o的依赖文件。并且 cc -c whatever.c 也会被推导出来,于是,我们的makefile再也不用写得这么复杂。我们的是新的makefile又出炉了。

    则可再次简写为:

        objects = main.o kbd.o command.o display.o /
                  insert.o search.o files.o utils.o

        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    #.PHONY表示clean是一个伪目标文件
        clean :
                rm edit $(objects)

    8、Makefile-clean

    每个Makefile中都应该写一个清空目标文件(.o和执行文件)的规则,这不仅便于重编译,也很利于保持文件的清洁。一般的风格都是:

            clean:
                rm edit $(objects)

    更为稳健的做法是:

            .PHONY : clean
            clean :
                    -rm edit $(objects)

    前面说过,.PHONY意思表示clean是一个“伪目标”,而在rm命令前面加了一个小减号的意思就是,也许某些文件出现问题,但不要管,继续做后面的事。当然,clean的规则不要放在文件的开头,不然,这就会变成make的默认目标,相信谁也不愿意这样。不成文的规矩是——“clean从来都是放在文件的最后”。

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