Linux笔记（9）| 一步步深入Makefile

飞哥

发布于 2020-07-10 10:20:22

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发布于 2020-07-10 10:20:22

今天分享的是如何一步步深入地学习Makefile。在Linux中编译代码，不像是Windows中有很多集成的IDE，Linux中都是通过基本的编译工具如gcc来进行，比如要编译main.c这个文件，可以使用gcc main.c -o main.但是如果源文件很多，这种方法就不适用了，所以，必须要学会使用Makefile。

1、Makefile三要素：目标、依赖、命令

目标：依赖的文件或者是其他目标

<Tab>命令1

<Tab>命令2

例：

targeta:targetb targetc
    echo "targeta"
targetb:
    echo "targetb"
targetc:
    echo "targetc"

如果当前文件夹有一个叫targetb的文件，那么当执行make targetb的时候就不会被执行，为了防止这种情况，可以将targetb定义为伪目标.

.PHONY : targetb
targeta:targetb targetc
    echo "targeta"
targetb:
    echo "targetb"
targetc:
    echo "targetc"

只要我们不期待生成目标文件，就应该把它定义成伪目标

一个简单的例子：

main.c文件

#include <stdio.h>
int main ()
{
    play();
    stop();
}

mp3.c文件

void play(void)
{
    printf("play.\n");
}
void stop(void)
{
    printf("stop.\n");
}

Makefile文件

mp3:main.o mp3.o
    gcc  main.o mp3.o -o mp3
main.o:
    gcc -c main.c -o main.o
mp3.o:
    gcc -c mp3.c -o mp3.o
.PHONY:clean
clean:
    rm mp3

2、Makefile中的变量:系统变量、自定义变量、自动化变量

(1)系统变量：

(2)自定义变量：

= 延迟赋值

：= 立即赋值

？= 空赋值

+= 追加赋值

例：

cc=5
bb3=9
bb4=8
bb=$(cc)       #延迟赋值
bb2:=$(cc)     #立即赋值
bb3?=$(cc)     #空赋值
bb4+=$(cc)     #追加赋值
cc=6

.PHONY:all
all:
    echo "$(bb)"
    echo "$(bb2)"
    echo "$(bb3)"
    echo "$(bb4)"

来看一下执行结果：

第一个延迟赋值，所以bb的值是最后cc的值，为6；第二个是立即赋值，所以bb2的值是5；第三个是空赋值，只有当变量的值为空时才赋值，这里因为bb3有值了，所以不会被赋值；第四个是追加赋值，在原来的基础上继续添加。

(3)自动化变量

$< 第一个依赖文件

$^ 全部的依赖文件

$@ 目标

使用自动化变量可以使Makefile文件更好地修改，类似于C语言中使用宏定义来封装，比如将前面写的Makefile进行改造

cc=gcc
target=mp3
objs=main.o mp3.o
$(target):$(objs)
    $(cc)  $^ -o $@
main.o:main.c
    $(cc) -c main.c -o main.o
mp3.o:mp3.c
    $(cc) -c mp3.c -o mp3.o
.PHONY:clean
clean:
    rm mp3

执行结果与之前完全一致

3、模式匹配

%：匹配任意多个非空字符（Shell：*通配符）

例：对上面的Makefile进一步改造

cc=gcc
target=mp3
objs=main.o mp3.o
$(target):$(objs)
    $(cc)  $^ -o $@
%.o:%.c
    $(cc) -c %.c -o %.o
.PHONY:clean
clean:
    rm mp3

4、默认规则

.o文件默认使用.c文件来进行编译，所以，可以把上面的.o与.c的依赖去掉，

这样，Makefile进一步改造成这样：

cc=gcc
target=mp3
objs=main.o mp3.o
$(target):$(objs)
    $(cc)  $^ -o $@
.PHONY:clean
clean:
    rm mp3

5、条件分支

ifeq (var1,var2)

...

else

...

endif

ifneq (var1,var2)

...

else

...

endif

为了使上面的Makefile既适用于x86平台，也适用于arm平台，我们可以使用条件分支语句来对上面的Makefile改造

ARCH？=x86
ifeq ($(ARCH),x86)
    cc=gcc
else
    cc=arm-linux-gnueabihf-gcc
endif
target=mp3
objs=main.o mp3.o
$(target):$(objs)
    $(cc)  $^ -o $@
.PHONY:clean
clean:
    rm mp3 *.o

6、Makefile的常用函数

(1)模式替换函数-patsubst

函数原型：$(patsubst PATTERN,REPLACMENT,TEXT)

.PHONY:all
all:
    echo "$(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)"

当调用patsubst函数的时候，会去将后面的x.c.c、bar.c和前面的%.c匹配，匹配成功则变成.o文件

(2)取文件名函数-notdir

echo "$(notdir src/foo.c hacks)"

调用这个函数会去掉原本的路径，只保留文件名

(3)获取匹配模式文件名函数-wildcard

echo "$(wildcard *.c)"

调用这个函数会找出.c结尾的文件

(4)循环函数-foreach

例：

.PHONY:all
dirs:=a b c d 
files:=$(foreach dir,$(dirs),$(wildcard $(dir)/*))
all:
    echo "$(files)"

注意：逗号前不要乱打空格，否则出问题，比如下面这样写就是错的

files:=$(foreach dir ,$(dirs),$(wildcard $(dir)/*))

借用函数来改造前面写好的Makefile

ARCH？=x86
ifeq ($(ARCH),x86)
    cc=gcc
else
    cc=arm-linux-gnueabihf-gcc
endif
TARGET=mp3
BUILD_DIR=build
SRC_DIR=module1 module2
SOURCES:=$(foreach dir,$(SRC_DIR),$(wildcard $(dir)/*.c))
OBJS=$(patsubst %.c,$(BUILD_DIR)/%.o,$(notdir $(SOURCES)))
VPATH=$(SRC_DIR)
$(BUILD_DIR)/$(TARGET):$(OBJS)
    $(cc) $^ -o $@
$(BUILD_DIR)/%.o:%.c | creat_build
    $(cc) -c $< -o $@

.PHONY:clean creat_build
clean:
    rm $(TARGET) *.o
creat_build:
    mkdir -p $(BUILD_DIR)

来看一下结果：

从提示信息可以看出，它先创建了一个build文件夹，然后将main.c编译成了main.o，将mp3.c编译成了mp3.o,都放在build文件夹下面，最后将两个.o文件生成最终的可执行目标mp3。

7、头文件问题

最后一个问题就是头文件包含问题，在前面的例子当中，都没有使用到头文件，在这里，介绍一下头文件的使用。我们把main.c和mp3.c分别放在不同的文件夹module1和module2里，体现实际工程中的模块思想，然后建一个include文件夹用来存放头文件。

(1)写一个头文件，并把头文件添加到编译器的头文件路径中

gcc -I +"头文件路径"

(2)实时检查头文件的更新情况，一旦头文件发生变化，应该要重新编译所有相关文件

创建一个mp3.h头文件

#ifndef _MP3_H
#define _MP3_H

void play(void);
void stop(void);
#define song "my love"

#endif

Makefile 主要修改的地方是：

INC_DIR=include
CFLAGS=$(patsubst %,-I%,$(INC_DIR))
INCLUDES=$(foreach dir, $(INC_DIR),$(wildcard $(dir)/*.h))
$(BUILD_DIR)/%.o:%.c $(INCLUDES)  | creat_build
    $(cc) -c $< -o $@  $(CFLAGS)

第一句是使用变量INC_DIR来保存头文件的路径，第二句是使用模式替换函数在路径前加上-I，这是为了后面gcc 选项指定依赖的头文件路径。第三句是头文件路径里的每一个头文件，并且通过第四句把每一个头文件作为.o的依赖文件，也就是当头文件发生变化时，编译器要重新编译生成.o文件。

完整Makefile代码

ARCH？=x86
ifeq ($(ARCH),x86)
    cc=gcc
else
    cc=arm-linux-gnueabihf-gcc
endif
TARGET=mp3
BUILD_DIR=build
SRC_DIR:=module1 module2
INC_DIR=include
CFLAGS=$(patsubst %,-I%,$(INC_DIR))
INCLUDES=$(foreach dir, $(INC_DIR),$(wildcard $(dir)/*.h))
SOURCES:=$(foreach dir, $(SRC_DIR),$(wildcard $(dir)/*.c))
OBJS=$(patsubst %.c,$(BUILD_DIR)/%.o,$(notdir $(SOURCES)))
VPATH=$(SRC_DIR)
$(BUILD_DIR)/$(TARGET):$(OBJS)
    $(cc) $^ -o $@
$(BUILD_DIR)/%.o:%.c $(INCLUDES)  | creat_build
    $(cc) -c $< -o $@  $(CFLAGS)

.PHONY:clean creat_build
clean:
    rm -r $(BUILD_DIR)
creat_build:
    mkdir -p $(BUILD_DIR)

来看一下结果：