Linux工具入门：make工具与Makefile文件

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用户7678152

修改于 2020-08-21 10:53:54

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1. make工具

利用make工具可以自动完成编译工作，这些工作包括：

如果修改了某几个源文件，则只重新编译这几个源文件
如果某个头文件被修改了，则重新编译所有包含该头文件的源文件

利用这种自动编译可以大大简化开发工作，避免不必要的重新编译。make工具通过一个称为Makefile的文件来完成并自动维护编译工作，Makefile文件描述了整个工程的编译、连接规则。

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2. Makefile文件

Makefile描述了整个工程的编译连接规则。Makefile的基本规则为：

TARGET...: DEPENDENCIES...
    COMMAND
    ...

TARGER：目标程序产生的文件，如可执行文件和目标文件，目标也可以是要执行的动作，如clean，也称为伪目标。
DEPENDENCIES:依赖是用来产生目标的输入文件列表，一个目标通常依赖与多个文件。
COMMAND:命令是make执行的动作（命令是shell命令或是可在shell下执行的程序），注意每个命令行的起始字符必须为TAB字符。
如果DEPENDENCIES中有一个或多个文件更新的话，COMMAND就要执行，这就是Makefile最核心的内容。

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3. Makefile的简单示例

$ touch add.c add.h sub.c sub.h main.c

现在有这5个文件add.h 、sub.h中包含了函数声明，add.c、sub.c中包含了函数实现，main.c调用了函数。Makefile的文件：

main:main.o add.o sub.o        【目标文件是main，它依赖于main.o,add.o,sub.o这三个文件】
        gcc -Wall -g main.o add.o sub.o -o main    【由依赖文件生成目标文件应该执行的命令】
main.o:main.c
        gcc -Wall -g -c main.c -o main.o
add.o:add.c add.h
        gcc -Wall -g -c add.c -o add.o
sub.o:sub.c sub.h
        gcc -Wall -g -c sub.c -o sub.o

保存Makefile文件后执行make命令：

$ make
gcc -Wall -g -c main.c -o main.o
gcc -Wall -g -c add.c -o add.o
gcc -Wall -g -c sub.c -o sub.o
gcc -Wall -g main.o add.o sub.o -o main

可以看到执行了make之后，由于目标文件main依赖于 main.o add.o sub.o ，所以是需要先生成这三个.o文件，最后才生成main。如果此时再次输入make，会看到：

$ make
make: 'main' is up to date.

make的编译规则是根据时间来进行判断，一旦依赖列表中某个文件的更新时间比目标文件晚，则会重新生成目标，否则会出现以上提示。默认情况下敲击make将生成第一个目标，也就是main。也可以生成指定的目标：

$ make add.o   【指定只生成add.o文件】

Makefile文件的名字不一定得命名为“Makefile”或"makefile"，使用其他名字也是可以的。例如我们由一个文件叫myMakefile，同样可以使用它：

make -f myMakefile   【-f 选项的作用是把名字"myMakefile"作为makefile来对待。】

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4. 伪目标

TARGET...: DEPENDENCIES...
    COMMAND    【注意COMMAND之前是一个TAB，不是空格】
    ...

前面说过，TARGET除了可以是目标文件之外，还可以是伪目标。执行伪目标的效果等于执行了某一个动作，并不产生目标文件。例如添加一个伪目标：

main:main.o add.o sub.o     
        gcc -Wall -g main.o add.o sub.o -o main  
main.o:main.c
        gcc -Wall -g -c main.c -o main.o
add.o:add.c add.h
        gcc -Wall -g -c add.c -o add.o
sub.o:sub.c sub.h
        gcc -Wall -g -c sub.c -o sub.o
clean :                                        【这是一个伪目标】
        rm -f $(OBJECTS) main

使用make来执行伪目标：

$ make clean
rm -f main.o add.o sub.o main

可以看到make将执行伪目标下面的命令。

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5. Makefile 自动化变量

从上面的Makefile文件我们发现一些问题：有时候目标文件的依赖列表过长，或者命令重复书写。利用Makefile自动化变量可以解决这个问题。

选项名	作用
$@	规则的目标文件名
$<	规则的第一个依赖文件名
$^	规则的所有依赖文件列表

刚才的Makefile文件，我们可以改写为：

main:main.o add.o sub.o
        gcc -Wall -g $^ -o $@      【等价于 gcc -Wall -g main.o add.o sub.o -o main】
main.o:main.c
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
add.o:add.c add.h
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
sub.o:sub.c sub.h
        gcc -Wall -g -c $< -o $@

执行make，可以看到效果和之前是一样的：

$ make
gcc -Wall -g -c main.c -o main.o
gcc -Wall -g -c add.c -o add.o
gcc -Wall -g -c sub.c -o sub.o
gcc -Wall -g main.o add.o sub.o -o main

还可以自定义变量：

OBJECTS = main.o add .o sub.o 【OBJECTS是自定义的变量名】
main:$(OBJECTS)                        【可以在需要的地方使用变量名进行替换，替换规则为$(变量名)】
        gcc -Wall -g $^ -o $@
main.o:main.c
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
add.o:add.c add.h
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
sub.o:sub.c sub.h
        gcc -Wall -g -c $< -o $@

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6. 编译生成多个可执行文件

假设现在不只是想生成可执行main，还想生成可执行文件main2，可以这样写

BIN = main main2                【自定义变量BIN】
OBJECTS= main.o add.o sub.o  
all : $(BIN)   【关注重点】
main : $(OBJECTS)
        gcc -Wall -g  $< -o $@
main2: $(OBJECTS)
        gcc -Wall -g  $< -o $@
main.o : main.c
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
main2.o :msin2.c
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
add.o:add.c add.h
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
sub.o:sub.c sub.h
        gcc -Wall -g -c $< -o $@
clean :
        rm -f $(OBJECTS) $(BIN)

为了生成目标文件all，需要先生成BIN，也即是 main main2。这样就可以生成两个可执行文件了。利用自定义变量可以再简化这段Makefile文件：

BIN = main main2
OBJECTS= main.o add.o sub.o
CC = gcc
CFALGS = -Wall -g
all : $(BIN)
main : $(OBJECTS)
        $(CC) $(CFALGS)  $< -o $@
main2: $(OBJECTS)
        $(CC) $(CFALGS)  $< -o $@       
main.o : main.c
        $(CC) $(CFALGS) -c  $< -o $@
main2.o :msin2.c
        $(CC) $(CFALGS) -c  $< -o $@
add.o:add.c add.h
        $(CC) $(CFALGS) -c  $< -o $@
sub.o:sub.c sub.h
        $(CC) $(CFALGS) -c  $< -o $@
clean :
        rm -f $(OBJECTS) $(BIN)

但是这样看起来，重复的内容还是比较多，可以使用下面的方法来继续简化：

BIN = main main2
OBJECTS= main.o add.o sub.o
CC = gcc
CFALGS = -Wall -g
all : $(BIN)
main : $(OBJECTS)
        $(CC) $(CFALGS)  $< -o $@
main2: $(OBJECTS)
        $(CC) $(CFALGS)  $< -o $@       
.o .c :                                               【关注重点在这里】
        $(CC) $(CFALGS) -c  $< -o $@
clean :
        rm -f $(OBJECTS) $(BIN)

利用 .o.c :，可以自动地把所有的.c文件到.o文件的生成都使用同一条命令来完成，简化的重复的工作。

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7. make常用的内嵌函数

首先看make中函数调用的形式：

//函数调用
$(function arguments)     【function是函数名称，arguments是参数，使用$来调用】

值得注意的是，函数名称与参数之间是空格。

来看三个常用make内嵌函数。

$(wildcard PATTERN) 作用是在当前目录下匹配模式的文件。

src = $(wildcard *.c)  【在当前目录下搜索所有.c文件，文件名称列表保存到src中】

$(patsubst PATTENR,REPLACEMENT,TEXT) 模式替换函数，作用是把TEXT中文件列表从模式PATTENR替换为REPLACEMENT模式。

$(patsubst %.c,%.o,$src)  【把src中的.c文件列表中的文件从.c替换为.o】
等价于：
$(src:.c =.o)   【这种方式更常用】

shell函数

shell函数可以执行shell下的命令，同样是使用$来引用，例如

$(shell ls -d */) 【将当前目录下的所有文件夹都列出来】

下面通过一个多级目录的例子来使用这些函数。场景是这样的，当前目录下有main.c文件，同时还有若干个目录，每个目录中都有各自的.c文件。利用所有的.c文件编译生成最后的main文件：

CC       = gcc
CFLAGS   = -Wall -g
BIN      = main
SUBDIR   = $(shell ls -d */)      【SUBDIR变量保存了子目录的列表】
ROOTSRC  = $(wildcard *.c)  【ROOTSRC保存了当前目录下的.c文件列表】
ROOTOBJ  = $(ROOTSRC:%.c = %.o)  【ROOTBOJ 保存了当前目录下.c文件同名的.o列表】
SUBSRC   = $(shell find $(SUBDIR) -name '*.c')  【SUBSRC 保存了所有子目录下的的.c文件】
SUBOBJ   = $(SUBSRC:%.c = %.o)         【SUBOBJ保存了所有子目录下的.c文件同名的.o文件列表】
$(BIN):$(ROOTOBJ) $(SUBOBJ)         【main的生成依赖与当前目录及所有子目录下的.o文件】
        $(CC) $(CFLAGS) -o $(BIN) $(ROOTOBJ) $(SUBOBJ)
.o .c:
        $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@    
clean:
        rm -f $(BIN) $(ROOTOBJ) $(SUBOBJ)

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