【linux学习指南】Linux项目自动化构建工具 make /makefile&&进度条代码

学习起来吧

发布于 2024-09-11 15:18:06

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📝前言

一个工程中的源文件多不技计数，其按其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作

makefile带来的好处就是一一“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大提高了软件开发的效率。

make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数IDE都说有这个指令，比如：Delphi的make，visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。

make是一条指令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

🌠 Makefile 格式

Makefile 由一系列规则组成,每个规则的格式如下:

target: dependencies
    commands

target: 要生成的文件或目标。可以是文件名,也可以是一个标签(label)。
dependencies: 生成 target 所需的文件或目标,用空格分隔。
commands: 生成 target 所需执行的命令,每行一条命令,必须以制表符(\t)开头。

例如：

Makefile 语法

伪目标:

.PHONY: clean
clean:
    # commands

伪目标不对应任何文件,通常用于定义常用的构建任务。

make 命令

常用的 make 命令有:

make: 构建 Makefile 中的默认目标。
make target: 构建指定的目标。
make clean: 清理构建产生的中间文件。
make all: 构建 Makefile 中的所有目标。
make -n: 显示执行命令,但不实际执行。
make -j <number>: 并行构建,指定同时执行的命令数量。

使用make命令，可以直接执行Makefile的文件命令

但是，当我再次执行make命令，这里的proc的文件无法再次执行：

这个问题是因为：

.PHONY是让目标文件，对应方法，总是被执行。（让依赖方法，忽略时间对比），这里的rm-f命令本来就不关心时间，只要make，这个指令就会执行，所以我们把.PHONY加在这里，无法看出效果。

把伪目标加在前面，让他忽略时间对比，仍然执行目标文件指令：gcc -o proc proc.c:如图：

make执行

这里提及到了时间，有一问题：对于源文件和可执行出程序，有时候需要重新编译有时候不需要？为什么？对于源文件和可执行程序，可以说都是文件，而文件 = 内容 + 属性------》而属性其中包含了文件的时间：

stat命令： stat 命令用于显示文件或文件系统的状态信息。它可以输出文件的各种属性,如文件类型、权限、所有者、大小、访问和修改时间等。

stat [OPTION]... FILE...

🌉Makefile命令符号

在 Makefile 中，有几个常用的命令符号和特殊规则，它们用于定义和管理构建过程。以下是一些常用的命令符号和其用途：

命令符号 @

用法：@ 符号用于抑制命令的回显。通常，make 会在执行每一条命令时打印命令本身。使用 @ 符号可以让 make 只输出命令的结果，而不输出命令行。

示例：

#目标文件依赖关系列表 2 .PHONY:proc 3 proc:proc.c 4 @echo “hello make” 5 @echo “hello make” 6 @echo “hello make” 7 @echo “hello make” 8 9 # gcc -o proc proc.c 10 #.PHONY:clean 11 clean: 12 rm -f proc

```

伪目标 .PHONY

用法：.PHONY 用于声明伪目标。伪目标不是实际存在的文件，而是用于执行特定的命令。声明伪目标可以防止与实际文件名冲突，确保每次 make 都执行相关命令。

示例：

.PHONY: clean
clean:
    rm -f *.o my_program

变量赋值

用法：Makefile 支持变量赋值，用于简化和重用配置。变量可以在 Makefile 中定义并在规则中使用。

示例：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g
TARGET = my_program

$(TARGET): main.o utils.o
    $(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) main.o utils.o

自动变量

用法：自动变量在规则中使用，能够引用当前目标、依赖文件等。

常见自动变量：

$@：表示规则中的目标文件。
$<：表示第一个依赖文件。
$^：表示所有的依赖文件（去重）。
$?：表示比目标文件更新的所有依赖文件。

示例：

program: main.o utils.o
    $(CC) -o $@ $^

main.o: main.c
    $(CC) -c $<

utils.o: utils.c
    $(CC) -c $<

条件判断

用法：可以使用条件判断来决定是否执行某些规则或命令。

示例：

ifeq ($(DEBUG), 1)
    CFLAGS += -g
else
    CFLAGS += -O2
endif

模式规则

用法：模式规则允许你定义一类规则，从而简化多个类似文件的编译过程。

示例：

%.o: %.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $< -o $@

内置规则

用法：make 提供了一些内置规则来处理常见的文件生成任务，例如编译 .c 文件到 .o 文件。如果不定义这些规则，make 会尝试使用默认规则。

示例：

# 默认规则
%.o: %.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $< -o $@

包括其他 Makefile

用法：可以使用 include 指令来包含其他 Makefile 文件，以实现配置的模块化。

示例：

include config.mk

这些符号和规则是编写和维护 Makefile 的基础，掌握它们可以帮助你更高效地管理构建过程。

🌠makefile/make基本原理

make解释makefile的时候，是会自动推导的。一直推导，推导过程，不执行依赖方法。直到推导到有依赖文件存在，然后在逆向的执行所有的依赖方法

Makefile  ⮀                                                                                                         ⮂⮂ buffers 
  1 #目标文件   依赖关系列表
  2 .PHONY:proc clean
  3 proc:proc.o
  4     gcc proc.o -o proc
  5 proc.o:proc.s
  6     gcc -c proc.s -o proc.o
  7 proc.s:proc.i
  8     gcc -S proc.i -o proc.s
  9 proc.i:proc.c
 10     gcc -E proc.c -o proc.i
 11 
 12 .PHONY:clean clean-all
 13 clean:
 14   rm -f proc.i proc.s proc.o proc
 15 clean-all:
 16   rm -f proc

依赖关系上面的文件 hello ,它依赖 hell.o hello.o , 它依赖 hello.s hello.s , 它依赖 hello.i hello.i , 它依赖 hello.c %是makefile语法中的通配符 %.c:当前目录下所有的.c文件，展开到依赖列表中依赖方法 gcc hello.* -option hello.* ,就是与之对应的依赖关系

原理 make是如何工作的,在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么，

make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。
如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“hello”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
如果hello文件不存在，或是hello所依赖的后面的hello.o文件的文件修改时间要比hello这个文件新（可以用 touch 测试），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成hello这个文件。
如果hello所依赖的hello.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成hello.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）
当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成 hello.o 文件，然后再用 hello.o 文件声明 make的终极任务，也就是执行文件hello了。
这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。
在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。
make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。

项目清理

工程是需要被清理的
像clean这种，没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，不过，我们可以显示要make执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。
但是一般我们这种clean的目标文件，我们将它设置为伪目标,用 .PHONY 修饰,伪目标的特性是，总是被执行的。
可以将我们的 hello 目标文件声明成伪目标，测试一下。

依赖关系:右侧的依赖文件，一个一个一个的交给gcc -c选项，形成同名的.o文件

Makefile ：                                                                                                      
  1 #目标文件   依赖关系列表
  2 
  3 proc:proc.o
  4     gcc proc.o -o proc
  5 %.o:%.c
  6   gcc -c $<                                                                                                                      
  7 
  8 .PHONY:clean
  9 clean:
 10   rm -f proc.o proc
 11

Makefile+ ：                                                                                                  
  1 bin=proc
  2 src=proc.o
  3 $(bin):$(src)
  4     gcc %^ -o $@
  5 %.o:%.c
  6   gcc -c $<
  7                                                                                                                                  
  8 .PHONY:clean
  9 clean:
 10   rm -f proc.o proc
 11

原型为：

proc1.c proc2.c proc3.c
%.o:proc1.c proc2.c proc3.c
gcc -c proc1.c -o proc1.o
以下同理：
gcc -c proc2.c
gcc -c proc3.c

🌉总和小案例

我们将使用gcc/g++, vim, make/makefile 进行制作一 linux第一个偏系统的一个样例程序︰进度条

回车与换行 回车 (Carriage Return, CR): - 回车将光标移动到行首

回车是一个控制字符：将光标移动到当前行的开头。
在早期的打字机和电传打字机上,回车会使打字头或打字轮返回到行首。
在 macOS 和早期的 Mac OS 系统中,文本文件使用回车 (ASCII 编码 0x0D) 作为行末标记。

换行 (Line Feed, LF): - 换行将光标移动到下一行

换行是一个控制字符：将光标移动到下一行。
在早期的打字机和电传打印机上,换行会使纸张向下移动一行。
在 Unix/Linux 系统中,文本文件使用换行 (ASCII 编码 0x0A) 作为行末标记。

回车+换行 (CR+LF):

在 Windows 系统中,文本文件使用回车+换行 (ASCII 编码 0x0D 0x0A) 作为行末标记。
这是为了向后兼容早期的打字机和电传打印机,既移动光标到行首,又移动到下一行。

新起一行:本质:先回车，在换行
              \r      ln

缓冲区刷新：在 Linux 系统中,\r 和 \n 在刷新缓冲区方面有以下区别:

\n (换行符):

当遇到 \n 时，Linux 系统会将缓冲区中的数据立即刷新到输出设备(如终端或文件)。
这是因为 \n 在 Linux 中被视为行末标记,表示一个完整的行已经写入。
当缓冲区中有 \n 时，系统会立即将缓冲区中的数据刷新到输出设备,以确保数据能够及时显示。

\r (回车符):

当遇到 \r 时，Linux 系统不会立即刷新缓冲区。
\r 只是将光标移动到当前行的开头,并不表示一个完整的行已经写入。
缓冲区中的数据会一直保留在缓冲区中,直到遇到 \n 或者缓冲区被手动刷新。

手动刷新缓冲区:

除了遇到 \n 时自动刷新,您也可以手动刷新缓冲区。
常见的手动刷新方式包括调用 fflush() 函数或者关闭文件/终端。
手动刷新可以确保缓冲区中的数据立即被写入输出设备,而不需要等待 \n 的出现。

总结：在 Linux 系统中,\n 会触发缓冲区的自动刷新,而 \r 不会。如果需要立即将缓冲区中的数据写入输出设备,可以手动调用 fflush() 或者关闭文件/终端。这样可以确保数据能够及时显示,而不需要等待 \n 的出现。

如：

 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
 int main()
 {
   printf("Hello world!");
   sleep(2);
 
   return 0;                                                                                                                    
 }

首先会执行 printf("Hello world!"); 语句,将字符串 “Hello world!” 输出到标准输出(通常是终端)。
然后会执行 sleep(2); 语句,程序会暂停 2 秒钟。

在程序执行 sleep(2) 期间:

“Hello world!” 字符串已经被输出到标准输出了,此时它已经在终端上显示出来了。
程序进入睡眠状态,不会执行任何其他操作,只是等待 2 秒钟后继续执行后续的语句。

所以,在程序执行 sleep(2) 期间,“Hello world!” 字符串已经被输出到终端上了,不会在缓冲区中等待。

这是因为 printf() 函数在 Linux 系统上默认是行缓冲的,也就是说当遇到换行符 \n 时,才会将缓冲区中的数据刷新到输出设备(终端)。在这个例子中,由于没有换行符,printf() 会立即将数据刷新到终端上。

所以,在程序执行 sleep(2) 期间,“Hello world!” 字符串已经显示在终端上了,不会在缓冲区中等待。

倒数：

Count.c
                                                                                            ⮂⮂ buffers 
 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>

 int main()
 {
     int count = 10;
    while(count >= 0)
     {
       printf("%d\r",count);//\r回车，但是没有换行也就咩有 刷新
         fflush(stdout);                                                                                                          
       count--;
       sleep(1);
     }
     printf("\r\n");
 }

显示器是一个一个刷新的，因此需要 printf(“%-2d\r”,count);整两个内存区域一起进缓冲区，一起刷新。

🌠进度条代码

版本1： main.c:

#include "process.h"                                                                                                                                                                                   
int main()                                                                                         
{                                                                                         
   Process();                                                                                         
    return 0;                                                                                                                  
}

process.h:

#include <stdio.h>    
#include <string.h>    
#include <time.h>    
#include <unistd.h>    
    
//version 1    
void Process();

process.c:

#include "process.h"

#define NUM 100
#define STYLE '='

//version1
void Process()
{
    const char * lable = "|/-\\";
    int len = strlen(lable);
    char bar[NUM + 1];
    memset(bar,'\0',sizeof(bar));
    int cnt = 0;
    while(cnt <= NUM)
    {
        printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",bar,cnt,lable[cnt%len]);    
        fflush(stdout);       
        bar[cnt] = STYLE;                   
        cnt++;             
        if(cnt == NUM)    
        {                                                              
            bar[cnt-1] = STYLE;                                      
            printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",bar,cnt,lable[cnt%len]);    
            break;                                                                                                                          
        }                                                    
        bar[cnt] = '>';                           
        usleep(50000);                                                                                       
    }                     
    printf("\r\n"); 
」

################################################################################################

version 2

process.h

#include <stdio.h>    
#include <string.h>    
#include <time.h>    
#include <unistd.h>    
    
//version 1    
//void Process(); 
//version 2    
void FlushProcess(double total,double current);

process.c

#include "process.h"    
#include <stdio.h>    
#include <string.h>    
#include <unistd.h>    
    
#define NUM 101    
#define STYLE '='    
#define POINT '.'    
#define SPACE ' '    
const int pnum = 6;    
void FlushProcess(double total ,double current)    
{      
    //1,更新当前进度条百分比    
    double rate = (current / total)*100;    
    //printf("%.1lf%%\r",rate);    
   // fflush(stdout);    
    
    //2,更新进度条主体    
    char bar[NUM];//我们认为1%更新一个=    
    memset(bar,'\0',sizeof(bar));    
    int i;    
    for(i = 0; i < (int)rate; ++i)    
    {    
        bar[i] = STYLE;                                                                                                                     
    }    
    
    //3,更新旋转光标或者其他风格    
    static int num = 0;    
    num++;    
    num %=pnum;                                                                                                                             

    char points[pnum+1];
    memset(points,'\0',sizeof(points));
    int j ;
    for(j = 0; j < pnum; ++j)
    {
      if(j < num)  points[j] = POINT;
      else points[j] = SPACE;
    }

    printf("[%-100s][%.1lf%%][%s]\r",bar,rate,points);
    usleep(10000);
    fflush(stdout);
}

main.c

#include "process.h"
#include <stdlib.h>

typedef void(*flush_t)(double total,double current);
//这是一个动态刷新的函数指针类型
    
    
const int base = 100;    
double total = 2048.0;//2048mb    
double once = 0.1;//0.5mb    
    
//进度条调度方式    
void download(flush_t f)    
{    
    double current = 0.0;    
    while(current < total)    
    {    
        //    
        int r = rand() % base +1;    
        double speed = r * once;    
        current += speed;    
        if(current >= total)    
        {                                                                                                                                   
          current = total;    
        }    
        usleep(10000);    
    
        f(total,current);
        f(total,current);

    }
}

int main()
{
    srand(time(NULL));
    download(FlushProcess);
    printf("\n");
    
    return 0;
}