makefile | Extious’ Notes

前言

从代码到可执行文件需要预处理，编译，汇编和链接这几个步骤。

而一个项目有多个源文件，如果只修改一个，就对所有源文件重新执行编译、链接步骤，就太浪费时间了，因此十分有必要引入 Makefile 工具：Makefile 工具可以根据文件依赖，自动找出那些需要重新编译和链接的源文件，并对它们执行相应的动作。

makefile三要素

目标，依赖，执行语句：

基本语句

基本结构

通配符和使用wildcard函数

Wildcard function使用方法

使用举例：

变量

变量使用通配符

赋值和修改

递归赋值

简单赋值

文本添加

条件赋值

Makefile进阶

应对复杂的目录结构

当前的目录结构为：

使用foreach函数遍历所有的头文件和源文件

使用方法：

使用举例：

图示详解：

分析编译过程

*预处理：预处理器将以字符 **# 开头的命令展开、插入到原始的C程序中。比如我们在源文件中能经常看到的、用于头文件包含的 #include 命令，它的功能就是告诉预编译器，将指定头文件的内容插入的程序文本中，生成 .i文本文件。下图示解析：

*编译阶段：编译器将文本文件 ***.i 翻译成文本文件 *.s，它包含一个汇编语言程序。

*汇编阶段：汇编器将 ***.s 翻译成机器语言指令，把这些指令打包成可重定位目标程序（relocatable object program）的格式，并保存在 *.o 文件中。

*链接阶段：在 **bar.c 中我们定义了 Print_Progress_Bar 函数，该函数会保存在目标文件 bar.o 中。直到链接阶段，链接器才以某种方式将 Print_Progress_Bar 函数合并到 main 函数中去。在链接时如果没有指定 bar.o，链接器就无法找到 Print_Progress_Bar 函数，也就会提示找不到相关函数的定义。

模式规则和自动变量（两个问题）

目前要解决两个问题

*没有保存 **.o 文件，这导致我们每次文件变动都要重新执行预处理、编译和汇编来得到目标文件，即使新得到的文件与旧文件完全没有差别（即编译用到的源文件没有任何变化，就跟 bar.c 一样）。

*有保存 **.o 文件，则会遇到第二个问题，即依赖中没有指定头文件，这意味着只修改头文件的情况下，源文件不会重新编译得到新的可执行文件！

编译过程:

(.o文件的保存)解决第一个问题：

简单点可以：

*通过手动添加目标和依赖，我们实现了 ***.o 文件的保存，同时还确保了源文件在更新后，只会在最小限度内重新编译 *.o 文件。现在我们可以利用符号 % 和自动变量，来让 Makefile 变得更加通用。首先聚焦于编译过程：

*上下比较 **./entry.o 和 ./func/bar.o 的目标依赖及执行，可以发现新添加的、用于生成 *.o 文件的目标和依赖，有着相同的书写模式，这意味着存在通用的写法：

*这里我们用上了 **% ，它的作用有些难以用语言概括，上述例子中， %.o 的作用是匹配所有以 .o 结尾的目标；而后面的 %.c 中 % 的作用，则是将 %.o 中 % 的内容原封不动的挪过来用。

更具体地例子是，%.o 可能匹配到目标 ./entry.o 或 ./func/bar.o，这样 % 的内容就会是 ./entry 或 ./func/bar，最后交给 %.c 时就变成了 ./entry.c 或 ./func/bar.c。

*另外我们还使用到了自动变量 **$< $@，其中 $< 指代依赖列表中的第一个依赖；而 $@ 指代目标。注意自动变量与普通变量不同，它不使用小括号。

*结合起来使用，我们就得到了通用的生成 ***.o 文件的写法：

链接过程：

*我们不能通过wildcard函数来实现通用的写法，因为在最开始我们是无法匹配到 ***.o 文件的，因为起初我们只有 *.c 文件， *.o 文件是后来生成的。

patsubst函数

*转换一下思路，我们在获取所有源文件后，直接将 **.c 后缀替换为 .o，而patsubst 函数可以用于模式文本替换。

*patsubst 函数的作用是匹配 **text 文本中与 pattern 模式相同的部分，并将匹配内容替换为 replacement。于是链接步骤可以改写为：

最终的Makefile内容为：

丰富完善Makefile的功能

指定*.o文件的输出路径

*我们想要将 ***.o 文件保存至指定目录，与源文件和头文件区分开：

上述Makefile中使用了dir函数

mkdir -p $(dir $@)中 $@相当于目标 $(OUTPUT)/%.odir函数取得其路径，mkdir创建需要的目录。

伪目标

*使用 **.PHONY声明一个伪目标 clean使用的时候输入 make clean就会执行 clean：之后的命令

简化终端输出

*我们常通过 **@ 符号，来禁止 Makefile 将执行的命令输出至终端上：

比如：

*执行 **make之后 gcc -c $(INCS) $< -o $@命令就不会在终端输出

同时我们也可以使用echo命令来拟定自己的输出信息

自动生成依赖（解决第二个问题）

我们要将头文件一同加入到 *.o 文件的依赖中，从而解决修改头文件后，包含该头文件的源文件不会重新编译的问题。

*仅需在编译时指定 **-MMD 选项，就能得到记录有依赖关系的 *.d 文件。

-MMD 选项包含两个动作，一是生成依赖关系，二是保存依赖关系到 *.d 文件。与其类似的选项还有 -MD，其作用与 -MMD 相同，差别在于 -MD 选项会将系统头文件一同添加到依赖关系中。

*另外我们还可以指定 **-MP 选项，这会为每个依赖添加一个没有任何依赖的伪目标。-MP 选项生成的伪目标，可以有效避免删除头文件时，Makefile 因找不到目标来更新依赖所报的错误。

最终的Makefile文件

*最后一行的 **include 用于将指定文件的内容插入到当前文本中。初次编译，或者 make clean 后再次编译时，*.d 文件是不存在的，这通常会导致 include 操作报错。所以我们在 include 前加了 - 符号，其作用是指示 make 在 include 操作出错时忽略这个错误，不输出任何错误信息并继续执行接下来的操作。

通用模板

参考链接

zhuanlan.zhihu.com

https://zhuanlan.zhihu.com/p/618350718