第009课 gcc和arm-linux-gcc和Makefile

韦东山

发布于 2020-09-30 10:43:10

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第001节_gcc编译器1_gcc常用选项__gcc编译过程详解

gcc的使用方法

gcc [选项] 文件名

gcc常用选项

选项	功能
-v	查看gcc编译器的版本，显示gcc执行时的详细过程
-o	指定输出文件名为file，这个名称不能跟源文件名同名
-E	只预处理，不会编译、汇编、链接t
-S	只编译，不会汇编、链接
-c	编译和汇编，不会链接

一个c/c++文件要经过预处理、编译、汇编和链接才能变成可执行文件。

（1）预处理 C/C++源文件中，以#开头的命令被称为预处理命令，如包含命令#include、宏定义命令#define、条件编译命令#if、#ifdef等。预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，最后将这些东西输出到一个.i文件中等待进一步处理。
（2）编译编译就是把C/C++代码(比如上述的.i文件)翻译成汇编代码。
（3）汇编汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，在Linux系统上一般表现为ELF目标文件(OBJ文件)。反汇编是指将机器代码转换为汇编代码，这在调试程序时常常用到。
（4）链接链接就是将上步生成的OBJ文件和系统库的OBJ文件、库文件链接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。

hello.c(预处理)->hello.i(编译)->hello.s(汇编)->hello.o(链接)->hello

详细的每一步命令如下：

 gcc -E -o hello.i hello.c
 gcc -S -o hello.s hello.i
 gcc -c -o hello.o hello.s
 gcc -o hello hello.o

上面一连串命令比较麻烦，gcc会对.c文件默认进行预处理操作，使用-c再来指明了编译、汇编，从而得到.o文件, 再将.o文件进行链接，得到可执行应用程序。简化如下：

 gcc -c -o hello.o hello.c
 gcc -o hello hello.o

第002节gcc编译器2深入讲解链接过程

前面编译出来的可执行文件比源代码大了很多，这是什么原因呢？

我们从链接过程来分析，链接将汇编生成的OBJ文件、系统库的OBJ文件、库文件链接起来，crt1.o、crti.o、crtbegin.o、crtend.o、crtn.o这些都是gcc加入的系统标准启动文件，它们的加入使最后出来的可执行文件相原来大了很多。

 -lc：链接libc库文件，其中libc库文件中就实现了printf等函数。

gcc -v -nostdlib -o hello hello.o: 会提示因为没有链接系统标准启动文件和标准库文件，而链接失败。

这个-nostdlib选项常用于裸机bootloader、linux内核等程序，因为它们不需要启动文件、标准库文件。

一般应用程序才需要系统标准启动文件和标准库文件。裸机/bootloader、linux内核等程序不需要启动文件、标准库文件。

动态链接使用动态链接库进行链接，生成的程序在执行的时候需要加载所需的动态库才能运行。动态链接生成的程序体积较小，但是必须依赖所需的动态库，否则无法执行。 gcc -c -o hello.o hello.c gcc -o hello_shared hello.o
静态链接使用静态库进行链接，生成的程序包含程序运行所需要的全部库，可以直接运行，不过静态链接生成的程序体积较大。 gcc -c -o hello.o hello.c gcc -static -o hello_static hello.o

第003节c语言指针复习1_指向char和int的指针

日常中，我们把笔记写到记事本中，记事本就相当于一个载体（存储笔记的内容）。 C语言中有些变量，例如，char、int类型的变量，它们也需要一个载体，来存储这些变量的值，这个载体就是内存。比如我们的电脑内存有4GB内存，也就是4*1024*1024*1024=4294967296字节。

我们可以把整个内存想象成一串连续格子，每个格子(字节)都可以放入一个数据，如下图所示。

每一个小格子都有一个编号，小格子的编号从0开始，我们可以通过读取格子的编号，得到格子里面的内容。同理，我们根据内存的变量的地址，来获得其中的数据。下面写个小程序进行测试，实例：

point_test.c

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("sizeof(char   ) = %d\n",sizeof(char   ));
    printf("sizeof(int    ) = %d\n",sizeof(int     ));
    printf("sizeof(char  *) = %d\n",sizeof(char  *));   
    printf("sizeof(char  **) = %d\n",sizeof(char **));  

    return 0;
}

根据程序可以看出来，函数的功能是输出,char,int,char **类型所占据的字节数；

编译

gcc -o pointer_test pointer_test.c

运行应用程序：

 ./pointer_test

结果：（我用的是64位的编译器）

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 8
 sizeof(char **) = 8

可以看出在64位的机器中，用8个字节表示指针，我们可以测试一下用32位的机器编译

编译：

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c   //加上**-m32**:编译成32位的机器码

编译可能会出现下面提示错误：

 /usr/include/features.h:374:25: fatal error: sys/cdefs.h: No such file or directory

解决错误，安装lib32readline-gplv2-dev，执行：

 sudo apt-get install lib32readline-gplv2-dev

重新编译

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c    //没有错误

运行生成的应用程序

 ./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4

可以看出编译成32位的机器码，指针就是用4个字节来存储的，

总结：

所用变量不论是普通变量(char,int)还是指针变量，都存在内存中。
所用变量都可以保存某些值。
怎么使用指针?

取值

移动指针

实例0

步骤一

#include <stdio.h>

void test0()
{
    char c;
    char *pc;

    /*第一步 : 所有变量都保存在内存中，我们打印一下变量的存储地址*/
    printf("&c  =%p\n",&c);
    printf("&pc =%p\n",&pc);

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("sizeof(char   ) = %d\n",sizeof(char   ));
    printf("sizeof(int    ) = %d\n",sizeof(int    ));   
    printf("sizeof(char  *) = %d\n",sizeof(char  *));
    printf("sizeof(char **) = %d\n",sizeof(char **));   
    printf("//==============\n");
    test0();

    return 0;
}

编译： gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c
运行： ./pointer_test
结果： sizeof(char ) = 1 sizeof(int ) = 4 sizeof(char *) = 4 sizeof(char **) = 4 //============== &c =0xffaaa2b7 &pc =0xffaaa2b8

从运行的结果我们可知，变量c的地址编号(即地址)是0xffaaa2b7，指针变量pc的地址编号是0xffaaa2b8，如下图所示，编译成32位的机器码，字符类型占用一个字节，指针类型就是用4个字节来存储的。

步骤二

我们把test0()函数里面的变量保存(赋予)一些值，假如这些变量不保存数据的话，那么存储该变量的地址空间就会白白浪费，就相当于买个房子不住，就会白白浪费掉。

我们把上面程序中的test0()函数里面的字符变量c,指针变量pc进行赋值。

c = ‘A’; //把字符‘A’赋值给字符变量c pc = &c; //把字符变量c的地址赋值给指针变量pc

然后把赋值后变量的值打印出来

 printf("c  =%c\n",c);
 printf("pc =%p\n",pc)

编译：

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

 ./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 &c  = 0xffb009b7
 &pc = 0xffb009b8
 c  =  A
 pc = 0xffb009b7

从运行的结构来看字符变量和指针变量的地址编号发成了变化，所以在程序重新运行时，变量的地址，具有不确定性，字符变量c存储的内容是字符‘A’，指针变量pc存储的内容是0xffb009b7（用四个字节来存储）。

由于内存的存储方式是，小端模式：低字节的数据放在低地址，高字节的数据放在高地址。在内存中的存储格式如下图所示。

步骤三

我们辛辛苦苦定义的指针类型变量，我们要把他用起来了，下面我们来分析一下，用指针来取值，‘*’：表示取指针变量存储地址的数据。

我们在test0()函数里面添加如下代码：

 printf("*pc =%c\n",*pc);   
 printf("//=================\n");

编译：

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

 ./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 &c  =0xfff59ea7
 &pc =0xfff59ea8
 c  =A
 pc =0xfff59ea7
 *pc =A
 //=================

指针变量pc存储的内容是是字符变量c的地址，所以*pc就想相当于取字符变量c的内容。如图

实例1

步骤一

我们在上面函数的基础上，写一个函数test1()

void test1()
{
    int  ia;
    int  *pi;
    char *pc;

    /*第一步 : 所有变量都保存在内存中，我们打印一下变量的存储地址*/
    printf("&ia =%p\n",&ia);
    printf("&pi =%p\n",&pi);    
    printf("&pc =%p\n",&pc);
}

main.c

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("sizeof(char   ) = %d\n",sizeof(char   ));
    printf("sizeof(int    ) = %d\n",sizeof(int    ));   
    printf("sizeof(char  *) = %d\n",sizeof(char  *));
    printf("sizeof(char **) = %d\n",sizeof(char **));   
    printf("//==============\n");
    //test0();
    test1();
    return 0;
}

我们在test1()函数中定义了一个整型变量ia，定义了一个指向整型的指针变量pi，定义了一个指向字符型的指针变量pc。然后打印出这些变量的地址。

编译

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

 ./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 &ia =0xffc936e4
 &pi =0xffc936e8
 &pc =0xffc936ec

在32位的系统中int类型变量在内存中占用4个字节，指针型变量在内存中占用4个字节如图:

*步骤二

在test1()的函数中对定义的变量进行赋值，然后把赋值的结果打印出来。

/*第二步：所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/    
    ia = 0x12345678;
    pi = &ia;
    pc = (char *)&ia;
    printf("ia =0x%x\n",ia);    
    printf("pi =%p\n",pi);      
    printf("pc =%p\n",pc);

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

 ./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 &ia = 0xffb6f724
 &pi = 0xffb6f728
 &pc = 0xffb6f72c
 ia = 0x12345678
 pi = 0xffb6f724
 pc = 0xffb6f724

从结果可以看出来，变量pi和pc的值都等于变量ia的地址。

步骤三

我们使用指针并且对其进行取值，然后移动指针，在test1中添加如下代码，完成所述要求

 /*第三步：使用指针：1)取值  2)移动指针*/
    printf("*pi =0x%x\n",*pi);          
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc);  
    printf("//=================\n");

编译

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 &ia =0xffee0930
 &pi =0xffee0934
 &pc =0xffee0938
 ia =0x12345678
 pi =0xffee0930
 pc =0xffee0930
 *pi =0x12345678
 pc =0xffee0930  *pc =0x78
 pc =0xffee0931  *pc =0x56
 pc =0xffee0932  *pc =0x34
 pc =0xffee0933  *pc =0x12

由于pi指向了ia,所以*pi的值为0x12345678。由于pc也指向了ia,但是由于pc是字符型指针变量，一次只能访问一个字节，需要四次才能访问完。如图所示：

结论：

指针变量所存储的内容是所指向的变量在内存中的起始地址。
&变量：

目的：获得变量在内存中的地址; 返回：变量在内存中起始地址;

第004节c语言指针复习2指向数组和字符串的指针

实例2

我们在pointer_test.c的文件中写一个test2()函数，我们定义一个有3个元素的字符数组初始化值分别为，’A’, ’B’, ’C’，然后定义一个字符指针pc，把数组ca的首地址复制给字符指针pc,然后通过访问指针变量pc,来读取指针变量pc所指向地址的数据，代码如下：

void test2()
{
    char ca[3]={'A','B','C'};
    char *pc;

    /*第一步 : 所有变量都保存在内存中，我们打印一下变量的存储地址*/
    printf("ca  =%p\n",ca);
    printf("&pc =%p\n",&pc);

    /*第二步：所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/
    //前面已经有ca[3]={'A','B','C'};
    pc = ca;
    printf("pc =%p\n",pc);

    /*第三步：使用指针：1)取值  2)移动指针*/
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc); pc=pc+1;
    printf("pc =%p\t",pc);  printf("*pc =0x%x\n",*pc);  
    printf("//=================\n");            
}

main()函数

int main(int argc,char **argv)
{
    printf("sizeof(char   )=%d\n",sizeof(char   ));
    printf("sizeof(int    )=%d\n",sizeof(int    ));
    printf("sizeof(char  *)=%d\n",sizeof(char  *));
    printf("sizeof(char **)=%d\n",sizeof(char **)); 
    printf("//=================\n");
    //test0();
    //test1();
    test2();
    return 0;
}

编译

 gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

 ./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 ca  =0xffb946b9
 &pc =0xffb946b4
 pc =0xffb946b9
 pc =0xffb946b9  *pc =0x41
 pc =0xffb946ba  *pc =0x42
 pc =0xffb946bb  *pc =0x43
 //=================

分析：

第一步：

首先定义一个3个元素的字符数组ca(数组名表示该数组存储的首地址)，然后定义一个字符指针pc，然后通过printf()函数把定义这两个变量在内存中的地址打印出来。

第二步：

执行pc = ca;就是把数组ca的首地址复制给指针变量pc，然后通过printf()函数打印pc的值可以看出pc的值就是字符数组ca的首地址0xffb946b9。

第三步：

通过移动指针我们可以发现数组所占用的内存是连续的，0x41(的ascii值‘A‘)，0x42(的ascii值‘B‘)，0x43(的ascii值‘C‘)。如图

实例3

我们在pointer_test.c的文件中写一个test3()函数，我们定义一个有3个元素的整型数组ia,初始化值分别为，0x12345678, 0x87654321, 0x13572468，然后定义一个整型指针pi，把数组ia的首地址复制给整型指针pi,然后通过访问指针变量pi,来读取指针变量pi所指向地址的数据，代码如下：

void test3()
{
    int ia[3]={0x12345678,0x87654321,0x13572468};
    int *pi;

    /*第一步 : 所有变量都保存在内存中，我们打印一下变量的存储地址*/
    printf("ia  =%p\n",i);
    printf("&pi =%p\n",&pi);

    /*第二步：所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/
    //前面已经有ia[3]={0x12345678,0x87654321,0x13572468};
    pi = ia;
    printf("pi =%p\n",pi);

    /*第三步：使用指针：1)取值  2)移动指针*/
    printf("pi =%p\t",pi);  printf("*pi =0x%x\n",*pi); pi=pi+1;
    printf("pi =%p\t",pi);  printf("*pi =0x%x\n",*pi); pi=pi+1;
    printf("pi =%p\t",pi);  printf("*pi =0x%x\n",*pi); 
    printf("//=================\n");    
}

把main()函数test2()修改为test3().

编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 ia  =0xff91c060
 &pi =0xff91c05c
 pi =0xff91c060
 pi =0xff91c060  *pi =0x12345678
 pi =0xff91c064  *pi =0x87654321
 pi =0xff91c068  *pi =0x13572468

分析：

第一步：

我们定义一个有3个元素的整型数组ia数组名表示该数组存储的首地址),初始化值分别为，0x12345678, 0x87654321, 0x13572468, 然后定义一个整型指针pi，然后通过printf()函数把定义这两个变量在内存中的地址打印出来。

第二步：执行pi = ia; 就是把数组ia的首地址复制给指针变量pi，然后通过printf()函数打印pi的值可以看出pi的值就是整型数组ia的首地址0xff91c060。
第三步：我们知道 pi是整型指针变量，并且整型变量占用四个字节，所以整型指针变量pi是以四字节为单元进行访问的，所以pi和pi+1之间的差是一个整型变量的大小（4个字节）。

实例4

定义一个指向字符串的指针pc，然后对字符串指针进行初始化设置为abc，代码如下：

void test4()
{
    char *pc="abc";
    /*第一步 : 所有变量都保存在内存中，我们打印一下变量的存储地址*/
    printf("&pc =%p\n",&pc);

    /*第二步：所有变量都可以保存某些值,接着赋值并打印*/
    //前面已经有pc="abc";

    /*第三步：使用指针：1)取值  2)移动指针*/
    printf("pc    =%p\n", pc);  
    printf("*pc   =%c\n",*pc);
    printf("pc str=%s\n", pc);  
}

把main()函数test3()修改为test4(). 编译

gcc -m32 -o pointer_test pointer_test.c

运行：

./pointer_test

结果：

 sizeof(char   ) = 1
 sizeof(int    ) = 4
 sizeof(char  *) = 4
 sizeof(char **) = 4
 //==============
 &pc   =0xfff49a68
 pc    =0x08048b4b
 *pc   =a
 pc str=abc

分析：

第一步：

定义一个指向字符串的指针pc，然后对字符串指针进行初始化设置为abc，此时，指针变量pc的值就是字符串abc的首地址，然后通过printf()函数把指针pc的地址打印出来为0xfff49a68

第二步：

首先通过printf()函数打印出指针变量pc的值(字符串abc的首地址)，pc的值为0x08048b4b，然后通过pc指针访问第一个字符(pc的就是字符串的首地址)，所以pc的值就是字符‘a‘的地址，所以*pc的值就是’a‘，如图所示:

下面分析一下指向数组的指针和指向字符串的指针:

 char ca[3]={'A','B','C'};
 char *pc0 = ca;

pc0是指向字符数组的字符指针,pc0就是数组首元素的地址,pc0=&a[0]

char *pc11=”abc”;

pc是指向字符串的字符指针,pc1就是字符串”abc”的首字符’a’的地址。

第005节_Makefile的引入及规则

使用keil, mdk, avr等工具开发程序时点击鼠标就可以编译了，它的内部机制是什么？它怎么组织管理程序？怎么决定编译哪一个文件？

答：实际上windows工具管理程序的内部机制，也是Makefile，我们在linux下来开发裸板程序的时候，使用Makefile组织管理这些程序，本节我们来讲解Makefile最基本的规则。Makefile要做什么事情呢？组织管理程序，组织管理文件，我们写一个程序来实验一下：

文件a.c

02  #include <stdio.h>
03
04  int main()
05  {
06  func_b();
07  return 0;
08}

文件b.c

2   #include <stdio.h>
3
4   void func_b()
5   {
6       printf("This is B\n");
7   }

编译：

gcc -o test a.c b.c

运行：

./test

结果： This is B

gcc -o test a.c b.c这条命令虽然简单，但是它完成的功能不简单。我们来看看它做了哪些事情。

我们知道.c程序 –> 得到可执行程序

它们之间要经过四个步骤：

1.预处理

2.编译

3.汇编

4.链接

我们经常把前三个步骤统称为编译了。我们具体分析：gcc -o test a.c b.c这条命令它们要经过下面几个步骤：

1）.对于a.c执行：预处理编译汇编的过程，a.c –>xxx.s –>xxx.o 文件。

2）.对于b.c执行：预处理编译汇编的过程，b.c –>yyy.s –>yyy.o 文件。

3）.最后：xxx.o和yyy.o链接在一起得到一个test应用程序。

提示：gcc -o test a.c b.c -v ：加上一个‘-v’选项可以看到它们的处理过程，

第一次编译a.c得到xxx.o文件，这是很合乎情理的，执行完第一次之后，如果修改a.c 又再次执行：gcc -o test a.c b.c，对于a.c应该重新生成xxx.o，但是对于b.c又会重新编译一次，这完全没有必要，b.c根本没有修改，直接使用第一次生成的yyy.o文件就可以了。

缺点：对所有的文件都会再处理一次，即使b.c没有经过修改，b.c也会重新编译一次，当文件比较少时，这没有没有什么问题，当文件非常多的时候，就会带来非常多的效率问题。

如果文件非常多的时候，我们，只是修改了一个文件，所用的文件就会重新处理一次，编译的时候就会等待很长时间。

对于这些源文件，我们应该分别处理，执行：预处理编译汇编，先分别编译它们，最后再把它们链接在一次，比如：

编译：

gcc -o a.o a.c
gcc -o b.o b.c

链接：

gcc -o test a.o b.o

比如：上面的例子，当我们修改a.c之后,a.c会重现编译然后再把它们链接在一起就可以了。，b.c 就不需要重新编译。

那么问题又来了，怎么知道哪些文件被更新了/被修改了？

比较时间：比较a.o和a.c的时间，如果a.c的时间比a.o的时间更加新的话，就表明a.c被修改了，同理b.o和b.c也会进行同样的比较。比较test和a.o, b.o的时间，如果a.o或者b.o的时间比test更加新的话，就表明应该重新生成test。Makefile 就是这样做的。

我们现在来写出一个简单的Makefile: makefie最基本的语法是规则，规则：目标 : 依赖1 依赖2 … [TAB]命令

当“依赖”比“目标”新，执行它们下面的命令。我们要把上面三个命令写成makefile规则，如下： test ：a.o b.o //test是目标，它依赖于a.o b.o文件，一旦a.o或者b.o比test新的时候，

就需要执行下面的命令，重新生成test可执行程序。

gcc -o test a.o b.o
a.o : a.c  //a.o依赖于a.c，当a.c更加新的话，执行下面的命令来生成a.o
gcc -c -o a.o a.c
b.o : b.c  //b.o依赖于b.c,当b.c更加新的话，执行下面的命令，来生成b.o
gcc -c -o b.o b.c

我们来作一下实验：

在改目录下我们写一个Makefile文件：

文件：Makefile

1   test:a.o b.o
2       gcc -o test a.o b.o
3   
4   a.o : a.c
5       gcc -c -o a.o a.c
6
7   b.o : b.c
8       gcc -c -o b.o b.c

上面是makefile中的三条规则。makefile,就是名字为“makefile”的文件。当我们想编译程序时，直接执行make命令就可以了，一执行make命令它想生成第一个目标test可执行程序, 如果发现a.o 或者b.o没有，就要先生成a.o或者b.o，发现a.o依赖a.c，有a.c

但是没有a.o,他就会认为a.c比a.o新，就会执行它们下面的命令来生成a.o，同理b.o和b.c的处理关系也是这样的。

如果修改a.c ，我们再次执行make，它的本意是想生成第一个目标test应用程序,

它需要先生成a.o, 发现a.o依赖a.c(执行我们修改了a.c)发现a.c比a.o更加新，就会执行gcc -c -o a.o a.c命令来生成a.o文件。b.o依赖b.c，发现b.c并没有修改，就不会执行gcc -c -o b.o b.c来重新生成b.o文件。现在a.o b.o都有了，其中的a.o比test更加新，就会执行gcc -o test a.o b.o来重新链接得到test可执行程序。所以当执行make命令时候就会执行下面两条执行：

    gcc -c -o a.o a.c
    gcc -o test a.o b.o

我们第一次执行make的时候，会执行下面三条命令(三条命令都执行)：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -o test a.o b.o

再次执行make 就会显示下面的提示：

make: `test' is up to date.

我们再次执行make 就会判断Makefile文件中的依赖，发现依赖没有更新，所以目标文件就不会重现生成，就会有上面的提示。当我们修改a.c后，重新执行make,

就会执行下面两条指令：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -o test a.o b.o

我们同时修改a.c b.c，执行make就会执行下面三条指令。

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -o test a.o b.o

a.c文件修改了，重新编译生成a.o, b.c修改了重新编译生成b.o，a.o, b.o都更新了重新链接生成test可执行程序，makefile的规则其实还是比较简单的。

规则是Makefie的核心，执行make命令的时候，就会在当前目录下面找到名字为：Makefile的文件，根据里面的内容来执行里面的判断/命令。

第006节_Makefile的语法

本节我们只是简单的讲解Makefile的语法，如果想比较深入学习Makefile的话可以：

a. 百度搜 “gnu make 于凤昌”。

b. 查看官方文档: http://www.gnu.org/software/make/manual/

通配符

假如一个目标文件所依赖的依赖文件很多，那样岂不是我们要写很多规则，这显然是不合乎常理的。

我们可以使用通配符，来解决这些问题。

我们对上节程序进行修改代码如下：

test: a.o b.o 
    gcc -o test $^

%.o : %.c
    gcc -c -o $@ $<

 %.o：表示所用的.o文件
 %.c：表示所有的.c文件
 $@：表示目标
 $<：表示第1个依赖文件
 $^：表示所有依赖文件

我们来在该目录下增加一个c.c文件，代码如下：

#include <stdio.h>

void func_c()
{
    printf("This is C\n");
}

然后在main函数中调用修改Makefile，修改后的代码如下：

test: a.o b.o c.o
    gcc -o test $^

%.o : %.c
    gcc -c -o $@ $<

执行：

make

结果：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -c -o c.o c.c
gcc -o test a.o b.o c.o

运行：

./test

结果：

This is B
This is C

假想目标: .PHONY

1.我们想清除文件，我们在Makefile的结尾添加如下代码就可以了：

clean:
    rm *.o test

1）.执行make：生成第一个可执行文件。

2）.执行make clean: 清除所有文件，即执行：rm *.o test。

make后面可以带上目标名，也可以不带，如果不带目标名的话它就想生成第一个规则里面的第一个目标。

2.使用Makefile

执行：make [目标]

也可以不跟目标名，若无目标默认第一个目标。我们直接执行make的时候，会在makefile里面找到第一个目标然后执行下面的指令生成第一个目标。当我们执行make clean的时候，就会在Makefile里面找到clean这个目标，然后执行里面的命令，这个写法有些问题，原因是我们的目录里面没有clean这个文件，这个规则执行的条件成立，他就会执行下面的命令来删除文件。

如果：该目录下面有名为clean文件怎么办呢？

我们在该目录下创建一个名为“clean”的文件，然后重新执行：make然后make clean，结果(会有下面的提示：)：

make: `clean' is up to date.

它根本没有执行我们的删除操作，这是为什么呢？

我们之前说，一个规则能过执行的条件：

1).目标文件不存在

2).依赖文件比目标新。

现在我们的目录里面有名为“clean”的文件，目标文件是有的，并且没有依赖文件，没有办法判断依赖文件的时间。这种写法会导致：有同名的”clean”文件时，就没有办法执行make clean操作。解决办法：我们需要把目标定义为假想目标，用关键字PHONY。 .PHONY: clean //把clean定义为假想目标。他就不会判断名为“clean”的文件是否存在，然后在Makfile结尾添加.PHONY: clean语句，重新执行：make clean，就会执行删除操作。

变量

在makefile中有两种变量：

1)简单变量(即时变量)： A := xxx # A的值即刻确定，在定义时即确定

对于即时变量使用“:=”表示，它的值在定义的时候已经被确定了

2）延时变量 B = xxx # B的值使用到时才确定

对于延时变量使用“=”表示。它只有在使用到的时候才确定，在定义/等于时并没有确定下来。

想使用变量的时候使用“$”来引用，如果不想看到命令是，可以在命令的前面加上”@”符号，就不会显示命令本身。当我们执行make命令的时候，make这个指令本身，会把整个Makefile读进去，进行全部分析，然后解析里面的变量。常用的变量的定义如下：

 :=   # 即时变量
 =    # 延时变量
 ?=   # 延时变量, 如果是第1次定义才起效, 如果在前面该变量已定义则忽略这句
 +=   # 附加, 它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义
 ?=：如果这个变量在前面已经被定义了，这句话就不会起效果，

实例：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

#D = 100ask
D ?= weidongshan

all:
    @echo A = $(A)
    @echo B = $(B)
    @echo D = $(D)

C += 123

执行：

make

结果：

A =
B = abc 123
D = weidongshan

分析：

1) A := $(C)： A为即时变量，在定义时即确定，由于刚开始C的值为空，所以A的值也为空。

2) B = (C)：B为延时变量，只有使用到时它的值才确定，当执行make时，会解析Makefile里面的所用变量，所以先解析C=abc,然后解析C+=123，此时，C=abc123，当执行：@echoB= ( C ) ： B 为延时变量，只有使用到时它的值才确定，当执行 m a k e 时，会解析 M a k e f i l e 里面的所用变量，所以先解析 C = a b c , 然后解析 C + = 123 ，此时， C = a b c 123 ，当执行： @ e c h o B = <script type="math/tex" id="MathJax-Element-1">(C)： B为延时变量，只有使用到时它的值才确定，当执行make时，会解析Makefile里面的所用变量，所以先解析C = abc,然后解析C += 123，此时，C = abc 123，当执行：@echo B = </script>(B) B的值为 abc 123。

3) D ?= weidongshan： D变量在前面没有定义，所以D的值为weidongshan，如果在前面添加D = 100ask，最后D的值为100ask。

我们还可以通过命令行存入变量的值例如：

执行：

make D=123456

里面的D ?= weidongshan这句话就不起作用了。

结果：

A =
B = abc 123
D = 123456

第007节_Makefile函数

makefile 里面可以包含很多函数，这些函数都是make本身实现的，下面我们来几个常用的函数。

引用一个函数用“$”。

函数foreach

函数foreach语法如下：

 $(foreach var,list,text)

前两个参数，‘var’和‘list’，将首先扩展，注意最后一个参数‘text’此时不扩展；接着，对每一个‘list’扩展产生的字，将用来为‘var’扩展后命名的变量赋值；然后‘text’引用该变量扩展；因此它每次扩展都不相同。结果是由空格隔开的‘text’ 在‘list’中多次扩展的字组成的新的‘list’。‘text’多次扩展的字串联起来，字与字之间由空格隔开，如此就产生了函数foreach的返回值。

实例：

A = a b c
B = $(foreach f, &(A), $(f).o)

all:
    @echo B = $(B)

结果：

B = a.o b.o c.o

函数filter/filter-out

函数filter/filter-out语法如下：

$(filter pattern...,text)      # 在text中取出符合patten格式的值
$(filter-out pattern...,text)  # 在text中取出不符合patten格式的值

实例：

C = a b c d/

D = $(filter %/, $(C))
E = $(filter-out %/, $(C))

all:
        @echo D = $(D)
        @echo E = $(E)

结果：

D = d/
E = a b c

Wildcard

函数Wildcard语法如下： $(wildcard pattern) # pattern定义了文件名的格式, wildcard取出其中存在的文件

这个函数wildcard会以pattern这个格式，去寻找存在的文件，返回存在文件的名字。

实例：

在该目录下创建三个文件：a.c b.c c.c

files = $(wildcard *.c)

all:
        @echo files = $(files)

结果：

files = a.c b.c c.c

我们也可以用wildcard函数来判断，真实存在的文件实例：

files2 = a.c b.c c.c d.c e.c  abc
files3 = $(wildcard $(files2))

all:
        @echo files3 = $(files3)

结果：

files3 = a.c b.c c.c

patsubst函数

函数patsubst语法如下： (patsubstpattern,replacement, ( p a t s u b s t p a t t e r n , r e p l a c e m e n t , <script type="math/tex" id="MathJax-Element-2">(patsubst pattern,replacement,</script>(var)) patsubst函数是从var变量里面取出每一个值，如果这个符合pattern格式，把它替换成replacement格式。

实例：

files2  = a.c b.c c.c d.c e.c abc

dep_files = $(patsubst %.c,%.d,$(files2))

all:
        @echo dep_files = $(dep_files)

结果：

dep_files = a.d b.d c.d d.d e.d abc

第008节_Makefile实例

前面讲了那么多Makefile的知识，现在开始做一个实例。

之前编译的程序002_syntax，有个缺陷，将其复制出来，新建一个003_example文件夹，放在里面。在c.c里面，包含一个头文件c.h，在c.h里面定义一个宏，把这个宏打印出来。

c.c:

#include <stdio.h>
#include <c.h>

void func_c()
{
    printf("This is C = %d\n", C);
}

c.h:

#define C 1

然后上传编译，执行./test,打印出：

This is B
This is C =1

测试没有问题，然后修改c.h：

#define C 2

重新编译，发现没有更新程序，运行，结果不变，说明现在的Makefile存在问题。

为什么会出现这个问题呢，首先我们test依赖c.o，c.o依赖c.c，如果我们更新c.c，会重新更新整个程序。但c.o也依赖c.h，我们更新了c.h，并没有在Makefile上体现出来，导致c.h的更新，Makefile无法检测到。因此需要添加:

c.o : c.c c.h

现在每次修改c.h，Makefile都能识别到更新操作，从而更新最后输出文件。

这样又冒出了一个新的问题，我们怎么为每个.c文件添加.h文件呢？对于内核，有几万个文件，不可能为每个文件依次写出其头文件。因此需要做出改进，让其自动生成头文件依赖，可以参考这篇文章：http://blog.csdn.net/qq1452008/article/details/50855810

gcc -M c.c // 打印出依赖

gcc -M -MF c.d c.c  // 把依赖写入文件c.d

gcc -c -o c.o c.c -MD -MF c.d  // 编译c.o, 把依赖写入文件c.d

修改Makefile如下：

objs = a.o b.o c.o

dep_files := $(patsubst %,.%.d, $(objs))
dep_files := $(wildcard $(dep_files))

test: $(objs)
    gcc -o test $^

ifneq ($(dep_files),)
include $(dep_files)
endif

%.o : %.c
    gcc -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

clean:
    rm *.o test

distclean:
    rm $(dep_files)

.PHONY: clean

首先用obj变量将.o文件放在一块。利用前面讲到的函数，把obj里所有文件都变为.%.d格式，并用变量dep_files表示。利用前面介绍的wildcard函数，判断dep_files是否存在。然后是目标文件test依赖所有的.o文件。如果dep_files变量不为空，就将其包含进来。然后就是所有的.o文件都依赖.c文件，且通过-MD -MF生成.d依赖文件。清理所有的.o文件和目标文件清理依赖.d文件。

现在我门修改了任何.h文件，最终都会影响最后生成的文件，也没任何手工添加.h、.c、.o文件，完成了支持头文件依赖。

下面再添加CFLAGS，即编译参数。比如加上编译参数-Werror，把所有的警告当成错误。

CFLAGS = -Werror -Iinclude

…………


%.o : %.c
    gcc $(CFLAGS) -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

现在重新make，发现以前的警告就变成了错误，必须要解决这些错误编译才能进行。在a.c里面声明一下函数：

void func_b();
void func_c();

重新make，错误就没有了。

除了编译参数-Werror，还可以加上-I参数，指定头文件路径，-Iinclude表示当前的inclue文件夹下。此时就可以把c.c文件里的#include “.h”改为#include

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原始发表：2018-02-27 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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