makefile经典教程学会这些你就是高手了.docx

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makefile经典教程学会这些你就是高手了

makefile经典教程（学会这些你就是高手了）

Makefile经典教程

   什么是makefile？

或许很多Winodws的程序员都不知道这个东西，因为那些Windows的IDE都为你做了这个工作，但我觉得要作一个好的和professional的程序员，makefile还是要懂。

这就好像现在有这么多的HTML的编辑器，但如果你想成为一个专业人士，你还是要了解HTML的标识的含义。

特别在Unix下的软件编译，你就不能不自己写makefile了，会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。

因为，makefile关系到了整个工程的编译规则。

一个工程中的源文件不计数，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，因为makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。

makefile带来的好处就是——“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，极大的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，大多数的IDE都有这个命令，比如：

Delphi的make，VisualC++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。

   现在讲述如何写makefile的文章比较少，这是我想写这篇文章的原因。

当然，不同产商的make各不相同，也有不同的语法，但其本质都是在“文件依赖性”上做文章，这里，我仅对GNU的make进行讲述，我的环境是RedHatLinux8.0，make的版本是3.80。

必竟，这个make是应用最为广泛的，也是用得最多的。

而且其还是最遵循于IEEE1003.2-1992标准的（POSIX.2）。

  在这篇文档中，将以C/C++的源码作为我们基础，所以必然涉及一些关于C/C++的编译的知识，相关于这方面的内容，还请各位查看相关的编译器的文档。

这里所默认的编译器是UNIX下的GCC和CC。

0.1 关于程序的编译和链接

   在此，我想多说关于程序编译的一些规范和方法，一般来说，无论是C、C++、还是pas，首先要把源文件编译成中间代码文件，在Windows下也就是.obj文件，UNIX下是.o文件，即ObjectFile，这个动作叫做编译（compile）。

然后再把大量的ObjectFile合成执行文件，这个动作叫作链接（link）。

    编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。

对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在C/C++文件中），只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。

一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（O文件或是OBJ文件）。

    链接时，主要是链接函数和全局变量，所以，我们可以使用这些中间目标文件（O文件或是OBJ文件）来链接我们的应用程序。

链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（ObjectFile），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文

           rmeditmain.okbd.ocommand.odisplay.o\

              insert.osearch.ofiles.outils.o

     反斜杠（\）是换行符的意思。

这样比较便于Makefile的易读。

我们可以把这个内容保存在文件为“Makefile”或“makefile”的文件中，然后在该目录下直接输入命令“make”就可以生成执行文件edit。

如果要删除执行文件和所有的中间目标文件，那么，只要简单地执行一下“makeclean”就可以了。

      在这个makefile中，目标文件（target）包含：

执行文件edit和中间目标文件（*.o），依赖文件（prerequisites）就是冒号后面的那些.c文件和.h文件。

每一个.o文件都有一组依赖文件，而这些.o文件又是执行文件edit的依赖文件。

依赖关系的实质上就是说明了目标文件是由哪些文件生成的，换言之，目标文件是哪些文件更新的。

      在定义好依赖关系后，后续的那一行定义了如何生成目标文件的操作系统命令，一定要以一个Tab键作为开头。

记住，make并不管命令是怎么工作的，他只管执行所定义的命令。

make会比较targets文件和prerequisites文件的修改日期，如果prerequisites文件的日期要比targets文件的日期要新，或者target不存在的话，那么，make就会执行后续定义的命令。

      这里要说明一点的是，clean不是一个文件，它只不过是一个动作名字，有点像C语言中的lable一样，其冒号后什么也没有，那么，make就不会自动去找文件的依赖性，也就不会自动执行其后所定义的命令。

要执行其后的命令，就要在make命令后明显得指出这个lable的名字。

这样的方法非常有用，我们可以在一个makefile中定义不用的编译或是和编译无关的命令，比如程序的打包，程序的备份，等等。

1.3make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，

1. make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。

2. 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“edit”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。

3. 如果edit文件不存在，或是edit所依赖的后面的.o文件的文件修改时间要比edit这个文件新，那么，他就会执行后面所定义的命令来生成edit这个文件。

4. 如果edit所依赖的.o文件也存在，那么make会在当前文件中找目标为.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成.o文件。

（这有点像一个堆栈的过程）

5. 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成.o文件，然后再用.o文件声明make的终极任务，也就是执行文件edit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。

    通过上述分析，我们知道，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——“makeclean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。

   于是在我们编程中，如果这个工程已被编译过了，当我们修改了其中一个源文件，比如file.c，那么根据我们的依赖性，我们的目标file.o会被重编译（也就是在这个依性关系后面所定义的命令），于是file.o的文件也是最新的啦，于是file.o的文件修改时间要比edit要新，所以edit也会被重新链接了（详见edit目标文件后定义的命令）。

而如果我们改变了“command.h”，那么，kdb.o、command.o和files.o都会被重编译，并且，edit会被重链接。

1.4makefile中使用变量

在上面的例子中，先让我们看看edit的规则：

     edit:

main.okbd.ocommand.odisplay.o\

                 insert.osearch.ofiles.outils.o

           cc-oeditmain.okbd.ocommand.odisplay.o\

                      insert.osearch.ofiles.outils.o

  我们可以看到[.o]文件的字符串被重复了两次，如果我们的工程需要加入一个新的[.o]文件，那么我们需要在两个地方加（应该是三个地方，还有一个地方在clean中）。

当然，我们的makefile并不复杂，所以在两个地方加也不累，但如果makefile变得复杂，那么我们就有可能会忘掉一个需要加入的地方，而导致编译失败。

所以，为了makefile的易维护，在makefile中我们可以使用变量。

makefile的变量也就是一个字符串，理解成C语言中的宏可能会更好。

比如，我们声明一个变量，叫objects,OBJECTS,objs,OBJS,obj,或是OBJ，反正不管什么啦，只要能够表示obj文件就行了。

我们在makefile一开始就这样定义：

    objects=main.okbd.ocommand.odisplay.o\

             insert.osearch.ofiles.outils.o

于是，我们就可以很方便地在我们的makefile中以“$（objects）”的方式来使用这个变量了，于是我们的改良版makefile就变成下面这个样子：

   objects=main.okbd.ocommand.odisplay.o\

             insert.osearch.ofiles.outils.o 

   edit:

$（objects）

           cc-oedit$（objects）

   main.o:

main.cdefs.h

           cc-cmain.c

   kbd.o:

kbd.cdefs.hcommand.h

           cc-ckbd.c

   command.o:

command.cdefs.hcommand.h

           cc-ccommand.c

   display.o:

display.cdefs.hbuffer.h

           cc-cdisplay.c

   insert.o:

insert.cdefs.hbuffer.h

           cc-cinsert.c

   search.o:

search.cdefs.hbuffer.h

           cc-csearch.c

   files.o:

files.cdefs.hbuffer.hcommand.h

           cc-cfiles.c

   utils.o:

utils.cdefs.h

           cc-cutils.c

   clean:

           rmedit$（objects）

于是如果有新的.o文件加入，我们只需简单地修改一下objects变量就可以了。

关于变量更多的话题，我会在后续给你一一道来。

1.5 让make自动推导

GNU的make很强大，它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，于是我们就没必要去在每一个[.o]文件后都写上类似的命令，因为，我们的make会自动识别，并自己推导命令。

  只要make看到一个[.o]文件，它就会自动的把[.c]文件加在依赖关系中，如果make找到一个whatever.o，那么whatever.c，就会是whatever.o的依赖文件。

并且cc-cwhatever.c也会被推导出来，于是，我们的makefile再也不用写得这么复杂。

我们的是新的makefile又出炉了。

   objects=main.okbd.ocommand.odisplay.o\

             insert.osearch.ofiles.outils.o

   edit:

$（objects）

           cc-oedit$（objects）

   main.o:

defs.h

   kbd.o:

defs.hcommand.h

   command.o:

defs.hcommand.h

   display.o:

defs.hbuffer.h

   insert.o:

defs.hbuffer.h

   search.o:

defs.hbuffer.h

   files.o:

defs.hbuffer.hcommand.h

   utils.o:

defs.h

   .PHONY:

clean

   clean:

           rmedit$（objects）

这种方法，也就是make的“隐晦规则”。

上面文件内容中，“.PHONY”表示，clean是个伪目标文件。

关于更为详细的“隐晦规则”和“伪目标文件”，我会在后续给你一一道来。

1.6 另类风格的makefile

  即然我们的make可以自动推导命令，那么我看到那堆[.o]和[.h]的依赖就有点不爽，那么多的重复的[.h]，能不能把其收拢起来，好吧，没有问题，这个对于make来说很容易，谁叫它提供了自动推导命令和文件的功能呢？

来看看最新风格的makefile吧。

   objects=main.okbd.ocommand.odisplay.o\

             insert.osearch.ofiles.outils.o

   edit:

$（objects）

           cc-oedit$（objects）

   $（objects）:

defs.h

   kbd.ocommand.ofiles.o:

command.h

   display.oinsert.osearch.ofiles.o:

buffer.h

   .PHONY:

clean

   clean:

           rmedit$（objects）

这种风格，让我们的makefile变得很简单，但我们的文件依赖关系就显得有点凌乱了。

鱼和熊掌不可兼得。

还看你的喜好了。

我是不喜欢这种风格的，一是文件的依赖关系看不清楚，二是如果文件一多，要加入几个新的.o文件，那就理不清楚了。

1.7 清空目标文件的规则

   每个Makefile中都应该写一个清空目标文件（.o和执行文件）的规则，这不仅便于重编译，也很利于保持文件的清洁。

这是一个“修养”（呵呵，还记得我的《编程修养》吗）。

一般的风格都是：

       clean:

           rmedit$（objects）

更为稳健的做法是：

       .PHONY:

clean

       clean:

               -rmedit$（objects）

前面说过，.PHONY意思表示clean是一个“伪目标”，。

而在rm命令前面加了一个小减号的意思就是，也许某些文件出现问题，但不要管，继续做后面的事。

当然，clean的规则不要放在文件的开头，不然，这就会变成make的默认目标，相信谁也不愿意这样。

不成文的规矩是——“clean从来都是放在文件的最后”。

上面就是一个makefile的概貌，也是makefile的基础，下面还有很多makefile的相关细节，准备好了吗？

准备好了就来。

2Makefile 总述

2.1Makefile里有什么？

Makefile里主要包含了五个东西：

显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释。

1.显式规则。

显式规则说明了，如何生成一个或多的的目标文件。

这是由Makefile的书写者明显指出，要生成的文件，文件的依赖文件，生成的命令。

2.隐晦规则。

由于我们的make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较粗糙地简略地书写Makefile，这是由make所支持的。

3.变量的定义。

在Makefile中我们要定义一系列的变量，变量一般都是字符串，这个有点你C语言中的宏，当Makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上。

4.文件指示。

其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一样；还有就是定义一个多行的命令。

有关这一部分的内容，我会在后续的部分中讲述。

5. 注释。

Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用“#”字符，这个就像C/C++中的“//”一样。

如果你要在你的Makefile中使用“#”字符，可以用反斜框进行转义，如：

“\#”。

最后，还值得一提的是，在Makefile中的命令，必须要以[Tab]键开始。

2.2Makefile的文件名

    默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”、“makefile”、“Makefile”的文件，找到了解释这个文件。

在这三个文件名中，最好使用“Makefile”这个文件名，因为，这个文件名第一个字符为大写，这样有一种显目的感觉。

最好不要用“GNUmakefile”，这个文件是GNU的make识别的。

有另外一些make只对全小写的“makefile”文件名敏感，但是基本上来说，大多数的make都支持“makefile”和“Makefile”这两种默认文件名。

   当然，你可以使用别的文件名来书写Makefile，比如：

“Make.Linux”，“Make.Solaris”，“Make.AIX”等，如果要指定特定的Makefile，你可以使用make的“-f”和“--file”参数，如：

make-fMake.Linux或make--fileMake.AIX。

2.3 引用其它的Makefile

  在Makefile使用include关键字可以把别的Makefile包含进来，这很像C语言的#include，被包含的文件会原模原样的放在当前文件的包含位置。

include的语法是：

includefilename可以是当前操作系统Shell的文件模式（可以保含路径和通配符）

在include前面可以有一些空字符，但是绝不能是[Tab]键开始。

include和可以用一个或多个空格隔开。

举个例子，你有这样几个Makefile：

a.mk、b.mk、c.mk，还有一个文件叫foo.make，以及一个变量$（bar），其包含了e.mk和f.mk，那么，下面的语句：

   includefoo.make*.mk$（bar）

等价于：

   includefoo.makea.mkb.mkc.mke.mkf.mk

make命令开始时，会把找寻include所指出的其它Makefile，并把其内容安置在当前的位置。

就好像C/C++的#include指令一样。

如果文件都没有指定绝对路径或是相对路径的话，make会在当前目录下首先寻找，如果当前目录下没有找到，那么，make还会在下面的几个目录下找：

1.如果make执行时，有“-I”或“--include-dir”参数，那么make就会在这个参数所指定的目录下去寻找。

2.如果目录/include（一般是：

/usr/local/bin或/usr/include）存在的话，make也会去找。

   如果有文件没有找到的话，make会生成一条警告信息，但不会马上出现致命错误。

它会继续载入其它的文件，一旦完成makefile的读取，make会再重试这些没有找到，或是不能读取的文件，如果还是不行，make才会出现一条致命信息。

如果你想让make不理那些无法读取的文件，而继续执行，你可以在include前加一个减号“-”。

如：

-include

其表示，无论include过程中出现什么错误，都不要报错继续执行。

和其它版本make兼容的相关命令是sinclude，其作用和这一个是一样的。

2.4 环境变量 MAKEFILES

如果你的当前环境中定义了环境变量MAKEFILES，那么，make会把这个变量中的值做一个类似于include的动作。

这个变量中的值是其它的Makefile，用空格分隔。

只是，它和include不同的是，从这个环境变中引入的Makefile的“目标”不会起作用，如果环境变量中定义的文件发现错误，make也会不理。

但是在这里我还是建议不要使用这个环境变量，因为只要这个变量一被定义，那么当你使用make时，所有的Makefile都会受到它的影响，这绝不是你想看到的。

在这里提这个事，只是为了告诉大家，也许有时候你的Makefile出现了怪事，那么你可以看看当前环境中有没有定义这个变量。

2.5make的工作方式

GNU的make工作时的执行步骤入下：

（想来其它的make也是类似）

1.        读入所有的Makefile。

2.        读入被include的其它Makefile。

3.        初始化文件中的变量。

4.        推导隐晦规则，并分析所有规则。

5.        为所有的目标文件创建依赖关系链。

6.        根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。

7.        执行生成命令。

1-5步为第一个阶段，6-7为第二个阶段。

第一个阶段中，如果定义的变量被使用了，那么，make会把其展开在使用的位置。

但make并不会完全马上展开，make使用的是拖延战术，如果变量出现在依赖关系的规则中，那么仅当这条依赖被决定要使用了，变量才会在其内部展开。

当然，这个工作方式你不一定要清楚，但是知道这个方式你也会对make更为熟悉。

有了这个基础，后续部分也就容易看懂了。

3Makefile书写规则

 规则包含两个部分，一个是依赖关系，一个是生成目标的方法。

在Makefile中，规则的顺序是很重要的，因为，Makefile中只应该有一个最终目标，其它的目标都是被这个目标所连带出来的，所以一定要让make知道你的最终目标是什么。

一般来说，定义在Makefile中的目标可能会有很多，但是第一条规则中的目标将被确立为最终的目标。

如果第一条规则中的目标有很多个，那么，第一个目标会成为最终的目标。

make所完成的也就是这个目标。

好了，还是让我们来看一看如何书写规则。

3.1 规则举例

 foo.o:

foo.cdefs.h      #foo模块

           cc-c-gfoo.c

看到这个例子，各位应该不是很陌生了，前面也已说过，foo.o是我们的目标，foo.c和defs.h是目标所依赖的源文件，而只有一个命令“cc-c-gfoo.c”（以Tab键开头）。

这个规则告诉我们两件事：

1.        文件的依赖关系，foo.o依赖于foo.c和defs.h的文件，如果foo.c和defs.h的文件日期要比foo.o文件日期要新，或是foo.o不存在，那么依赖关系发生。

2.