本文主要总结makefile的基本用法及注意事项。内容参考总结自跟我一起写makefile

程序的编译和链接过程

编译

将源文件编译成中间代码文件,(window下 .obj文件, linux下 .o文件。
编译时,编译器判断语法的正确性,每个源文件都应该对应一个中间目标文件。

链接

将object file合成为可执行文件,成为链接link。
链接时,主要是链接函数和全局变量。
大多数时候,由于源文件太多,生产的中间文件太多,而在链接时需要明显地指出中间文件名,所以一般采用对中间目标文件打包,在windows下称为lib文件,在unix下称为.a文件。

总结

源文件—(编译)—>目标文件(.o .obj文件)—–(链接)—–>可执行文件

makefile

简介

Makefile是一种配置文件。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。
make是一个命令工具,它解释Makefile 中的指令(应该说是规则)。

make命令执行时,需要一个 Makefile 文件,以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接程序。
示例:一个工程含有8个c文件,3个头文件。我们需要编写一个makefile告诉make如何编译和链接这些文件,规则如下:

  • 若该工程没有编译过,则所有C文件都会都会被编译并被链接。
  • 若其中几个C文件被修改,则只编译修改过的文件
  • 若头文件被修改过,则编译引用过头文件的C文件,并链接目标程序。

通过编写makefile,这些都可以只用一个make命令实现。

makefile规则

格式:

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target ... : prerequisites ...
command
...
...

说明:

  • target: 目标文件,可以是Object File,也可以是执行文件。还可以是一个标签(Label)
  • prerequisites: 要生成那个target所需要的文件或是目标,即依赖的文件。
  • command: make需要执行的命令。(任意的Shell命令)。

target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件,其生成规则定义在command中。说白一点就是说,prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话,command所定义的命令就会被执行。这就是Makefile的规则。也就是Makefile中最核心的内容。

targets是文件名,以空格分开,可以使用通配符。一般来说,我们的目标基本上是一个文件,但也有可能是多个文件。

注意: command是命令行,如果其不与“targets:prerequisites”在一行,那么,必须以[Tab键]开头,如果和prerequisites在一行,那么可以用分号做为分隔。

如果命令太长,你可以使用反斜框(‘\’)作为换行符。make对一行上有多少个字符没有限制。规则告诉make两件事,文件的依赖关系和如何生成目标文件。一般来说,make会以UNIX的标准Shell,也就是/bin/sh来执行命令。

示例分析

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edit : main.o kbd.o command.o display.o /              
insert.o search.o files.o utils.o
cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o /
insert.o search.o files.o utils.o

main.o : main.c defs.h
cc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
cc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
cc -c command.c
display.o : display.c defs.h buffer.h
cc -c display.c
insert.o : insert.c defs.h buffer.h
cc -c insert.c
search.o : search.c defs.h buffer.h
cc -c search.c
files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
cc -c files.c
utils.o : utils.c defs.h
cc -c utils.c
clean :
rm edit main.o kbd.o command.o display.o /
insert.o search.o files.o utils.o

注:

  • 反斜杠(/)表示换行符。
  • 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
  • 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。
  • 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。

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。紧接着,下列过程会依次执行

  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文件也不存在,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 文件生命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——“make clean”,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。

makefile使用变量

我们声明一个变量,叫objects。我们在makefile一开始就这样定义:

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 objects = main.o kbd.o command.o display.o /
insert.o search.o files.o utils.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.o kbd.o command.o display.o /
insert.o search.o files.o utils.o

edit : $(objects)
cc -o edit $(objects)
main.o : main.c defs.h
cc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
cc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
cc -c command.c
display.o : display.c defs.h buffer.h
cc -c display.c
insert.o : insert.c defs.h buffer.h
cc -c insert.c
search.o : search.c defs.h buffer.h
cc -c search.c
files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
cc -c files.c
utils.o : utils.c defs.h
cc -c utils.c
clean :
rm edit $(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。

makefile自动推导

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

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objects = main.o kbd.o command.o display.o /
insert.o search.o files.o utils.o

edit : $(objects)
cc -o edit $(objects)

main.o : defs.h
kbd.o : defs.h command.h
command.o : defs.h command.h
display.o : defs.h buffer.h
insert.o : defs.h buffer.h
search.o : defs.h buffer.h
files.o : defs.h buffer.h command.h
utils.o : defs.h

.PHONY : clean
clean :
rm edit $(objects)

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。

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objects = main.o kbd.o command.o display.o /
insert.o search.o files.o utils.o

edit : $(objects)
cc -o edit $(objects)

$(objects) : defs.h
kbd.o command.o files.o : command.h
display.o insert.o search.o files.o : buffer.h

clean :
rm edit $(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。

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。一般的风格都是:

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clean :
rm edit $(objects)

更为稳健的做法是:

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.PHONY : clean
clean :
-rm edit $(objects)

H.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,不成文的规矩是——“clean从来都是放在文件的最后”。