我们在Linux系统中学习C语言或者C++语言时,大多数时候只是用gcc命令或者g++命令在命令行进行简单的编译、链接即可得到最终的可执行文件,进一步即可验证所写C/C++语言的正确性。但是,在大型工程项目中,源文件成千上万,甚至几十万都有可能,如果还是用命令行直接进行编译,这将是一项比南水北调还复杂的工程。由于文件之间复杂的依赖关系,直接使用命令行编译大型工程项目是不现实的,此时,makefile应运而生,makefile就是管理源文件之间依赖关系的一种脚本程序、也是一种脚本语言。
makefile脚本文件的内容大体由以下三点组成:
1、它定义了一系列规则来指定源文件编译的先后顺序。
规则是makefile中的重要概念,它一般由目标、依赖、命令组成。
2、拥有特定的语法规则,支持变量、函数、函数调用等。
3、能够直接集成操作系统中的各种命令。
你可能会问,makefile是不是只在Linux系统中存在?其实,在任何一个编译环境中都需要makefile的存在,在VS、Qt这种集成的开发环境中,开发工具已经帮我们管理好了源文件,而底层正是通过makefile实现的,只是,开发工具帮我们屏蔽了这些细节。
一些接触过makefile的同学可能会有疑问,makefile是不是只能应用在C/C++程序的编译中呢?答案是否定的。只要电脑系统中拥有了正确的编译环境(拥有对应语言的编译命令、正确配置了环境变量),makefile可以应用于任何编译型语言的依赖管理。
既然,makefile是一种脚本语言,那么makefile的解释器是什么呢?没错,就是make,make是一个解释器,是一个应用程序。make应用程序具体有以下三个作用:
1、根据makefile文件中的程序解析出文件之间的依赖关系。
根据makefile语法,我们将源文件的依赖关系写在了makefile文件中,而make应用程序解析该文件的内容并得到源文件之间的依赖关系,进一步确定并控制文件的编译顺序。
2、根据文件之间的依赖关系,自动维护编译工作。
假设一个工程中有10000个源文件,在作用1中,make已经将它们之间的依赖关系确定出来,但是,在编译的过程中,由于makefile程序中所写命令的错误或者源程序中的语法错误,导致make应用程序在编译到第5000个程序时出现错误并终止执行,根据错误提示我们更改makefile程序中的指令或者源文件中的相关语句,并再次执行make。由前面分析可知,在第5000个程序编译出错时,前4999个程序已经进行了成功编译,而修改第5000个源文件或者makefile指令时,前4999个源文件没有进行更新或更改,因此,再次执行make时无需重新编译这4999个文件,直接使用已经编译好的结果即可。make自动维护编译工作就是这个意思,它能非常聪明的知道哪些文件需要重新编译,哪些不需要重新编译。在大型工程中,大大节省了编译时间。
3、执行宿主操作系统中的各种命令
例如,在Linux系统中,makefile程序中可以调用任何Linux下的命令,make在解析makefile时,可以解析出这些命令,并执行这些命令来完成任务。在Windows等其他系统中一样如此。
实际中,makefile在Linux系统的开发中使用最为广泛,且需要开发人员手工编写,包括嵌入式Linux开发、Linux应用开发等。接下来,我们主要介绍Linux下与C语言开发相关的makefile。
规则是makefile中的重要概念,一条规则如下所示:
其中,第1、2行共同组成一个规则,第一行的hello是该规则的目标,冒号(:)后的为该规则的依赖,本规则中依赖为空,第2行的echo “Hello Makefile”为该规则的命令,规则的命令所在的行必须以tab键开头(不能以多个空格键代替),否则make解释器在解释该makefile时会报错。
makefile文件的文件名可以随意命名(符合操作系统的习惯),Linux命令行在调用make应用程序时,通过-f选项指定makefile文件名即可,并可以同时指定make的执行目标。如下图所示:
将makefile文件改名为1.txt。第一条编译命令make -f 1.txt hello中,-f指定了makefile文件的文件名为1.txt,并去该文件中寻找hello目标,执行该目标下的命令。第二条命令没有指定目标,则默认寻找1.txt文件中第一个目标。
Linux的设计哲学是越简单越好,因此,make也可以不指定文件名称及目标。如下所示:
将makefile文件改名为makefile,第一条命令make会使得make解释器在当前目录下寻找名字为makefile或者Makefile的文件,并默认寻找该文件中的第一个目标,执行该目标下的指令。第二条命令make test,会使得make解释器在当前目录下寻找名为makefile或者Makefile的文件,并寻找该文件下的test目标,执行该目标下的指令。
至此,makefile的基本概念讲解完了,后续会有更加深入的makefile系列文章。
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本文参考:
狄泰软件教学课件
gun make手册
专业嵌入式软件开发