Makefile基础知识

注：本文是《【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.6.pdf》一书学习的笔记，大部分内容为书籍中的内容。

GCC编译常用参数

GCC命令格式如下：

gcc [选项] [文件名字]

常用的一些编译选项如下：

-c：只编译不链接为可执行文件，编译器将输入的.c 文件编译为.o 的目标文件。

-o：<输出文件名>用来指定编译结束以后的输出文件名，如果不使用这个选项的话 GCC 默认编译出来的可执行文件名字为 a.out。

-g：添加调试信息，如果要使用调试工具(如 GDB)的话就必须加入此选项，此选项指示编译的时候生成调试所需的符号信息。

-O：对程序进行优化编译，如果使用此选项的话整个源代码在编译、链接的的时候都会进行优化，这样产生的可执行文件执行效率就高。

-O2：比-O 更幅度更大的优化，生成的可执行效率更高，但是整个编译过程会很慢。

GCC编译编译流程

GCC编译器的编译流程是：预处理、编译、汇编和链接。

预处理：就是展开所有的头文件、替换程序中的宏、解析条件编译并添加到文件中。

编译：是将经过预编译处理的代码编译成汇编代码，也就是我们常说的程序编译。

汇编：就是将汇编语言文件编译成二进制目标文件。

链接：就是将汇编出来的多个二进制目标文件链接在一起，形成最终的可执行文件，链接的时候还会涉及到静态库和动态库等问题。

Makefile规格格式

Makefile由一系列规则组成，规则的格式如下：

目标...: 依赖文件集合...
	命令1
	命令2
	...

比如：

main : main.o input.o calcu.o
	gcc -o main main.o input.o calcu.o

规则的目标是main，生成main依赖于main.o input.o calcu.o。

Makefile变量

Makefile中的变量都是字符串。

objects = main.o input.o calcu.o  # 定义一个objects变量
main : main.o input.o calcu.o
	gcc -o main $(objects)

Makefile变量的赋值符：

赋值符“=”

objects = main.o input.o calcu.o  # 定义一个objects变量
print:  
	@echo $(objects)  # “@”不输出命令执行过程

$ make print
main.o input.o calcu.o

赋值符“:=”

":="赋值符使用的是变量前一次的定义。

name = linux
curname := $(name)
name = Linux4_10

print:
    @echo $(curname)

赋值符“?=”

name ?= linux
name ?= Linux4_10

print:
    @echo $(name)

$ make print
linux

如果变量name前面没有被赋值，那么此变量就是“Linux4_10”，如果前面已经赋过值了，那么就使用前面赋的值。

变量追加“+=”

给已经定义好的变量添加一些字符串进去，就要使用到符号“+=”。

name = linux
name += 4_10

print:
    @echo $(name)

$ make print   
linux 4_10

Makefile模式规则

在编译.c源文件为.o源文件时，如果每一个C文件都写一个对应的规则，则文件增多的时候维护就很复杂，这时候就可以使用模式规则。

模式规则中，在规则的目标定义中要包含”%“，目标中的”%“表示对文件名的匹配，”%“表示长度任意的非空字符串，比如"%.c"就是所有的以.c结尾的字符串。当”%“出现在目标中的时候，目标中的”%“代表的值决定了依赖中的”%“值，用法如下：

%.o:%.c
	命令

比如：

objects = main.o input.o calcu.o
main: $(objects)
	gcc -o main $(objects)
	
%.o:%.c
	命令 # 命令的实现需要借助自动化变量，见下一章节

clean:
	rm *.o
	rm main

Makefile自动化变量

自动化变量：把模式中所定义的一系列的文件自动的挨个取出，直至所有的符合模式的文件都取完，自动化变量只应该出现在规则的命令中。常见的自动化变量如下：

变量	描述
$@	规则中的目标集合，在模式规则中，如果有多个目标的话，“$@”表示匹配模式中定义的目标集合。
$%	当目标是函数库的时候表示规则中的目标成员名，如果目标不是函数库文件，那么其值为空。
$<	依赖文件集合中的第一个文件，如果依赖文件是以模式（即“%”）定义的，那么“$<”就是符合模式的一系列的文件集合。
$?	所有比目标新的依赖目标集合，以空格分开。
$^	所有依赖文件的集合，使用空格分开，如果在依赖文件中有多个重复的文件，“$^”会去除重复的依赖文件，值保留一份。
$+	和“$^”类似，但是当依赖文件存在重复的话不会去除重复的依赖文件。
$*	这个变量表示目标模式中"%"及其之前的部分，如果目标是 test/a.test.c，目标模式为 a.%.c，那么“$*”就是 test/a.test。

7 个自动化变量中，常用的三种：$@、$<和$^。

增加自动变量的Makefile如下：

objects = main.o input.o calcu.o
main: $(objects)
	gcc -o main $(objects)
	
%.o:%.c
	gcc -c $<

clean:
	rm *.o
	rm main

$ make
gcc -c main.c
gcc -c input.c
gcc -c calcu.c
gcc -o main main.o input.o calcu.o

Makefile伪目标

伪目标不代表真正的目标名，在执行 make 命令的时候通过指定这个伪目标来执行其所在规则的定义的命令。

使用伪目标主要是为了避免 Makefile 中定义的执行命令的目标和工作目录下的实际文件出现名字冲突，有时候我们需要编写一个规则用来执行一些命令，但是这个规则不是用来创建文件。

比如：清理工程的代码

clean:
	rm *.o
	rm main

当我们输入“make clean”以后，后面的“rm *.o”和“rm main”总是会执行。如果当前目录下有一个名为“clean”的文件，当执行“make clean”的时候，规则因为没有依赖文件，所以目标被认为是最新的，因此后面的 rm 命令也就不会执行，我们预先设想的清理工程的功能也就无法完成。

$ touch clean
$ make clean
make: `clean' is up to date.

伪目标可以解决上述的问题，伪目标声明方式如下：

.PHONY:clean

clean:
    rm *.o
    rm main

Makefile条件判断

Makefile支持条件判断，语法有两种，如下：

<条件关键字>
	<条件为真时执行的语句>

<条件关键字>
	<条件为真时执行的语句>
else
	<条件为假时执行的语句>
endif

其中条件关键字有4个：ifeq、ifneq、ifdef 和 ifndef，这四个关键字其实分为两对：ifeq与ifneq、ifdef 与 ifndef。

ifeq和ifneq，ifeq用来判断是否相等，ifneq就是判断是否不相等，ifeq 用法如下：

ifeq (<参数 1>, <参数 2>)
ifeq '<参数 1 >','<参数 2>'
ifeq "<参数 1>", "<参数 2>"
ifeq "<参数 1>", '<参数 2>'
ifeq '<参数 1>', "<参数 2>"

strip = need
foo = need

ifeq ($(strip), $(foo))
    ret = yes
endif

print:
    @echo $(ret)

$ make print   
yes

比较“参数 1”和“参数 2”是否相同，如果相同则为真，“参数 1”和“参数 2”可以为函数返回值。ifneq 的用法类似，只不过 ifneq 是用来了比较“参数 1”和“参数 2”是否不相等。

ifdef 和 ifndef 的用法如下：

ifdef <变量名>

如果“变量名”的值非空，那么表示表达式为真，否则表达式为假。“变量名”同样可以是一个函数的返回值。

bar =
foo = $(bar)
ifdef foo 
    frobozz = yes
else
    frobozz = no
endif

print:
    @echo $(frobozz)

$ make print
yes

Makefile函数使用

Makefile 中的函数是已经定义好的，我们直接使用，不支持我们自定义函数。

函数的用法如下：

$(函数名 参数集合)

或者：

${函数名 参数集合}

调用函数和调用普通变量一样，使用符号“$”来标识。参数集合是函数的多个参数，参数之间以逗号“,”隔开，函数名和参数之间以“空格”分隔开，函数的调用以“$”开头。

常用函数：

函数subst

函数subst用来完成字符串替换，调用形式如下：

$(subst <from>,<to>,<text>)

此函数的功能是将字符串<text>中的<from>内容替换为<to>，函数返回被替换以后的字符串。

print:
    @echo $(subst zzq,ZZQ,my name is zzq)

$ make print   
my name is ZZQ

函数patsubst

函数 patsubst 用来完成模式字符串替换，使用方法如下：

$(patsubst <pattern>,<replacement>,<text>)

此函数查找字符串<text>中的单词是否符合模式<pattern>，如果匹配就用<replacement>来替换掉，<pattern>可以使用通配符“%”，表示任意长度的字符串，函数返回值就是替换后的字符串。如果<replacement>中也包涵“%”，那么<replacement>中的“%”将是<pattern>中的那个“%”所代表的字符串。

print:
    @echo $(patsubst %.c, %.o, a.c b.c c.c)

$ make print   
a.o b.o c.o

函数dir

函数 dir 用来获取目录，使用方法如下：

$(dir <names...>)

此函数用来从文件名序列<names>中提取出目录部分，返回值是文件名序列<names>的目录部分。

print:
    @echo $(dir src/a.c)

$ make print   
src/

函数notdir

去除文件中的目录部分，也就是提取文件名，用法如下：

$(notdir <names...>)

此函数用与从文件名序列<names>中提取出文件名非目录部分。

print:
    @echo $(notdir src/a.c)

$ make print   
a.c

函数foreach

foreach 函数用来完成循环，用法如下：

$(foreach <var>,<list>,<text>)

把参数<list>中的单词逐一取出来放到参数<var>中，然后再执行<text>所包含的表达式。每次<text>都会返回一个字符串，循环的过程中，<text>中所包含的每个字符串会以空格隔开，最后当整个循环结束时，<text>所返回的每个字符串所组成的整个字符串将会是函数 foreach 函数的返回值。

names := a b c d
files := $(foreach n,$(names),$(n).o)
print:
    @echo $(files)

$ make print   
a.o b.o c.o d.o

函数wildcard

通配符“%”只能用在规则中，只有在规则中它才会展开，如果在变量定义和函数使用时，通配符不会自动展开，这个时候就要用到函数 wildcard，使用方法如下：

$(wildcard PATTERN...)

比如：

print:
    @echo $(wildcard *.c)  # 获取当前目录下的所有C文件

$ make print   
calcu.c main.c input.c