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Makefile 及其工作原理

作者: Sachin Patil 译者: LCTT Zafiry

| 2018-09-11 10:06   收藏: 1    

用这个方便的工具来更有效的运行和编译你的程序。

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。

本文将通过一些基础和进阶的示例来展示 makeMakefile 的使用方法。在开始前,请确保你的系统中安装了 make

基础示例

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:

say_hello:
        echo "Hello World"

myproject 目录下执行 make,会有如下输出:

$ make
echo "Hello World"
Hello World

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:

目标: 预置条件
<TAB> 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。

final_target: sub_target final_target.c
        Recipe_to_create_final_target
        
sub_target: sub_target.c
        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:

$ make
Hello World

接下来在 Makefile 中添加如下伪目标:generateclean

say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
        @echo "Creating empty text files..."
        touch file-{1..10}.txt

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        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

.DEFAULT_GOAL := generate

make 会将 generate 作为默认目标:

$ make
Creating empty text files...
touch file-{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:

all: say_hello generate

say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
        @echo "Creating empty text files..."
        touch file-{1..10}.txt

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        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:

.PHONY: all say_hello generate clean

all: say_hello generate

say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
        @echo "Creating empty text files..."
        touch file-{1..10}.txt

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm *.txt

make 命令会调用 say_hellogenerate

$ make
Hello World
Creating empty text files...
touch file-{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

$ make clean
Cleaning up...
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

CC = gcc

这被称为递归扩展变量,用于如下所示的规则中:

hello: hello.c
    ${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:

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:

CC = gcc
CC = ${CC}

all:
    @echo ${CC}

此时运行 make 会导致:

$ make
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:

CC := gcc
CC := ${CC}

all:
    @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:

# Usage:
# make        # compile all binary
# make clean  # remove ALL binaries and objects

.PHONY = all clean

CC = gcc                        # compiler to use

LINKERFLAG = -lm

SRCS := $(wildcard *.c)
BINS := $(SRCS:%.c=%)

all: ${BINS}

%: %.o
        @echo "Checking.."
        ${CC} ${LINKERFLAG} $< -o $@

%.o: %.c
        @echo "Creating object.."
        ${CC} -c $<

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        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:

    %: %.o
      @echo "Checking.."
      ${CC} ${LINKERFLAG} $&lt; -o $@

    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:

    foo: foo.o
      @echo "Checking.."
      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:

    %.o: %.c
      @echo "Creating object.."
      ${CC} -c $&lt;

    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:

    foo.o: foo.c
      @echo "Creating object.."
      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:

# Usage:
# make        # compile all binary
# make clean  # remove ALL binaries and objects

.PHONY = all clean

CC = gcc                        # compiler to use

LINKERFLAG = -lm

SRCS := foo.c
BINS := foo

all: foo

foo: foo.o
        @echo "Checking.."
        gcc -lm foo.o -o foo

foo.o: foo.c
        @echo "Creating object.."
        gcc -c foo.c

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm -rvf foo.o foo

关于 Makefile 的更多信息,GNU Make 手册提供了更完整的说明和实例。


via: https://opensource.com/article/18/8/what-how-makefile

作者:Sachin Patil 选题:lujun9972 译者:Zafiry 校对:wxy

本文由 LCTT 原创编译,Linux中国 荣誉推出

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贡献时间:2018-09-08 -> 2018-09-11
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