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Makefile 学习

Makefile 学习

作者: O2Space_Xiu | 来源:发表于2019-02-18 15:35 被阅读0次

Makefile

一、Makefile 简单使用

Makefile是Linux系统下的一种编译脚本，更快、更方便的编译一个c/c++程序

  • 描述了整个工程的编译、链接规则
  • 软件项目自动化编译


二、简单了解编译和链接过程

源代码(helloworld.c)->预处理器->编译器->汇编代码(helloworld.s)->汇编器(helloworld.o)->目标代码->链接器->可执行程序(helloworld.exe)

冯·诺依曼结构：CPU、硬盘(断电不消失)、内存(断电消失)
启动运行过程 从硬盘镜像代码加载到内存中，cpu一条条去读取加载到内存中的指令去执行


三、Makefile基本语法

规则、变量、条件执行、文本/文件名处理函数、文件包含、注释

规则

target: dependencies
    command

注释

#

变量

cc = gcc

条件

ifeq ($(DEBUG), "true")
cc = gcc -g
else
cc = gcc
endif

搜索当前 目录下的所有.c文件

SRCS = $(willdcard *.c)

加前缀 目录加到文件名前面

OBJS = $(addprefix 目录,文件名)

文件包含

# 类似于C语言的#include,这里使用include命令
include makefile内容的文件

函数

  • 文本处理函数：字符串替换、查找、过滤、排序、统计等
  • 文件名处理函数：取目录/文件名、前后缀、加前缀/后缀、单词链连接等函数

依赖关系树
Makefile的目的：构建依赖关系树

如何表示依赖关系树

依赖关系树的生命周期

  • 解析阶段载入内存
  • 运行阶段根据其进行编译、根据时间戳生成文件
  • 有新文件添加、减少会动态改变依赖关系树


四、规则基本构成

目标:目标依赖
    命令

4.1.注意事项

  • 命令必须使用tab键开头、一般是shell命令
  • 一个规则中可以无目标依赖，仅仅实现某种操作
test:
    @echo "test..."
clean:
    rm *.o
  • 一个规则中可以没有命令，仅仅描述依赖关系
all:test
  • 一个规则中必须有一个目标

4.2.目标

除伪目标外每个目标都会生成目标文件

  • 默认目标
    • 一个Makefile里可以有多个目标
    • 一般会选择第一个作为默认目标
  • 多目标
    • 一个规则中可以有多个目标
    • 多个目标具有相同的生成命令
targetX targetY:
    命令
  • 多规则目标
    • 多个规则可以是同一个目标
    • Make在解析时，会将多个规则的依赖合并
all: targetX
all: targetY
#等同
all: targetX targetY

targetX:
    @echo ""
targetY:
    @echo ""
  • 伪目标
    • 并不是一个真正的文件名，可以看做是一个标签
    • 无依赖，相比一般文件不会去重新生成、执行
    • 伪目标，可以无条件执行
.PHONY:all clean
all: targetX targetY
targetX:
    @echo ""
targetY:
    @echo ""
clean:
    rm *.o

4.3.目标依赖

  • 文件时间戳
    • 根据时间戳来判断目标依赖文件是否更新
    • 所有文件编译过，则对所有文件编译，生成可执行程序
    • 在上次make之后修改过的C文件，会被重新编译
    • 在上次make之后修改过的头文件，依赖此头文件的会被重新编译
  • 自动产生依赖
    • gcc -M命令生成改文件要依赖的文件
gcc -M main.c
gcc -MM main.c
  • 隐式规则
cc = gcc
main:foo.o bar.o
    $(cc) -o main foo.o bar.o
#a.o:a.c
#   $(cc) -c foo.c
#b.o:b.c
#   $(cc) -c bar.c
  • 模式匹配
# $@ = 目标文件，$^ = 所有的依赖文件，$< = 第一个依赖文件。
cc = gcc
main:foo.o bar.o
    $(cc) -o main foo.o bar.o
%.o:%c
    $(cc) -o $@ -c $^

4.4.生成命令

  • 命令的组成

    • shell命令组成、tab键开头

  • 命令执行

    • 每条命令，make会开一个进程
    • 每条命令执行完，make会检测每个命令的返回码
    • 若命令返回成功(0)，make继续执行下个命令
    • 若命令执行出错，make会终止执行当前规则，退出
cc = gcc
main:foo.o ba.o     
    @echo "start build main"
    $(cc) -o main foo.o bar.o
    @echo "build main success"
%.o:%c
    $(cc) -o $@ -c $^
  • 并发执行命令
make -j3 #开启多个进程执行
  • 命令同一进程执行
all:
    cd /
    pwd     #显示当前目录
#改成下面方式，同一个进程 命令间使用;(分号)+ (空格)+\(分隔符),变成一个逻辑命令
all:
    cd /; \
    pwd


五、变量

5.1.变量基础

5.1.1.变量定义
  • CC = gcc
5.1.2.变量赋值
  • 追加赋值： +=
  • 条件赋值： ?=
STR = hello
STR += world!

v1 = a
v1 ?= b
v2 ?= b

all:
    @echo "STR = $(STR)" # hello world!
    @echo "v1 = $(v1)"   # a
    @echo "v2 = $(v2)"   # b
5.1.3.变量引用
  • (CC)、{CC}
cc = gcc
BIN = main
OBJS = foo.o bar.o
$(BIN):$(OBJS)
    $(cc) -o $(BIN) $(OBJS)
%.o:%.c
    $(cc) -o $@ -c $^

5.2.变量分类

5.2.1.立即展开变量
  • 使用 := 操作符赋值
  • 在解析阶段直接赋值常量字符串
.PHONY:all

HELLO = Good
TIME = morning!
STRING := $(HELLO) $(TIME)
$(info $(STRING))
TIME = afternoon!
$(info $(STRING))

all:
    @echo "done" 
    
# 结果
# Good morning!
# Good morning!
# done
5.2.2.延迟展开变量
  • 使用 = 操作符赋值
  • 在运行阶段，实际使用变量时再进行求值
.PHONY:all

HELLO = Good
TIME = morning!
STRING = $(HELLO) $(TIME)
$(info $(STRING))
TIME = afternoon!
$(info $(STRING))

all:
    @echo "done" 
    
# 结果
# Good morning!
# Good afternoon!
# done
5.2.3.注意事项
  • 一般在目标、目标依赖中使用立即展开变量
  • 在命令中一般使用延迟展开变量

5.3.目标变量

5.3.1.一般变量
  • 默认为全局变量
5.3.2.目标变量
  • 该目标所依赖的规则中都可以使用
cc = gcc
BIN = main
OBJS = foo.o bar.o
N = 1
$(BIN): N = 2
$(BIN):$(OBJS)
    @echo "BIN: N = $(N)"   # 2
    $(cc) -o $(BIN) $(OBJS)
foo.o: N = 3
foo.o:foo.c
   @echo "foo.o: N = $(N)" # 3
    $(cc) -c foo.c
bar.o:bar.c
   @echo "bar.o: N = $(N)" # 这里是几呢？
    $(cc) -c bar.c

clean:
    @echo "clean: N = $(N)" # 1
5.3.3.使用目标变量
  • 做到文件级的编译选项

5.4.模式变量

5.4.1目标变量
  • 变量可以定义在某个目标上
5.4.2.模式变量
  • 变量可以定义在符号某种模式的目标上
cc = gcc
BIN = main
OBJS = foo.o bar.o
N = 1
$(BIN): N = 2
$(BIN):$(OBJS)
    @echo "BIN: N = $(N)"   # 2
    $(cc) -o $(BIN) $(OBJS)
%.o: N = 3
foo.o:foo.c
   @echo "foo.o: N = $(N)" # 3
    $(cc) -c foo.c
bar.o:bar.c
   @echo "bar.o: N = $(N)" # 3
    $(cc) -c bar.c

clean:
    @echo "clean: N = $(N)" # 1

5.5.自动变量

5.5.1自动变量是局部变量
5.5.2目标
  • $@
5.5.3所有依赖
  • $^
5.5.4.第一个依赖
  • $<
5.5.5.使用举例
  • gcc -o @^
cc = gcc
BIN = main
OBJS = foo.o bar.o
$(BIN):$(OBJS)
    @echo "BIN----------$@:$^"
    $(cc) -o $@ $^
foo.o:foo.c
    @echo "foo----------$@:$^"
    $(cc) -o $@ -c $^
bar.o:bar.c
    @echo "bar----------$@:$^"
    $(cc) -o $@ -c $^

5.6.系统环境变量

5.6.1.作用范围
  • 变量在make开始运行时被载入到Makefile文件中
  • 对所有的Makefile都有效
  • 若Makefile中定义同名变量，系统环境变量将被覆盖
  • 命令行中传递同名变量，系统环境变量将被覆盖 # $make MAKE=nmake
5.6.2.常见的系统环境变量
  • CFLAGS
  • SHELL
  • MAKE
.PHONY:all

all:
    @echo "CFLAGS = $(CFLAGS)"
    @echo "SHELL = $(SHELL)"          # /bin/sh
    @echo "MAKE = $(MAKE)"            # make
    @echo "HOSTNAME = $(HOSTNAME)"

5.7.变量的传递

5.7.1.Makefile在多目录下递归执行
  • $(MAKE) -C subdir
  • cd subdir && $(MAKE)
N = 3
all:
    @echo "build...."
    cd test && make N = $(N)
5.7.2.通过export传递变量
export N = 3
all:
    @echo "build...."
    cd test && make
5.7.3.通过命令行传递变量
  • make N = 3


六、条件执行

常用形式

  • ifxxx (arg1,arg2)

其它合法形式

  • ifxxx "arg1" "arg2"
  • ifxxx 'arg1' 'arg2'
  • ifxxx "arg1" 'arg2'
  • ifxxx 'arg1' "arg2"

上面‘ifxxx’为下方关键字

关键字 功能
ifeq 判断参数是否相等，相等为true,否则为false
ifneq 判读参数是否不相等，不相等为true,否则为false
ifdef 判断变量是否有值，有值为true,否则为false
ifndef 判断变量是否没有值，没有值为true,否则为false 
# Makefile 内容
x := A
y := $(x)
z :=

test:
ifeq ($(x),$(y)) # 注意：在ifeq 前面不能使用\tab键，而是使用空格键
    @echo "x == y"
else
    @echo "x != y"
endif

ifneq ($(x),$(y))
    @echo "x != y"
else
    @echo "x == y"
endif
    
 ifdef $(y)
    @echo "y is Not empty"
 else
    @echo "y is empty"
 endif
 
 ifndef $(z)
    @echo "z is empty"
 else
    @echo "z is Not empty"
 endif
   
# bash 中执行 make
$make
##输出:
x == y
x == y
y is Not empty
z is empty

多分支格式：

x = 123
y = 456
z = 123
ifeq $(x),$(y)
    @echo "x == y"
else ifeq $(x),$(z)
    @echo "x == z"
else
    @echo "x != y && x != z"
endif


七、函数

Makefile中自带了一些函数，利用这些函数可以简化Makefile的编写
函数调用语法如下：

$(<function> <arguments>)
#或者
${<function> <arguments>}
  • <function> 是函数名
  • <arguments> 是函数参数

7.1.字符串函数

7.1.1.字符串替换函数：$(subst <from>,<to>,<text>)*

功能：把字符串<text>中的<from>替换为<to>
返回：替换过的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(subst t,e,maktfilt)
    
# bash 中执行 make
$make
##输出:
makefile
7.1.2.模式字符串替换函数: $(patsubst <pattern>,<replacement>,<text>)

功能: 查找<text>中的单词(单词以"空格", "tab", "换行"来分割) 是否符合 <pattern>, 符合的话, 用 <replacement> 替代.
返回: 替换过的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(patsubst %.c,%.o,foo.c bar.c)

# bash 中执行 make
$make
##输出: 
foo.o bar.o
7.1.3.去空格函数: $(strip <string>)

功能: 去掉 <string> 字符串中开头和结尾的空字符
返回: 被去掉空格的字符串值

# Makefile 内容
VAL := "      foo.c bar.c foo.o bar.o "
all:
    @echo "去除空格前:" $(VAL)
    @echo "去除空格后:" $(strip $(VAL))

# bash 中执行 make
$make
##输出:
      foo.c bar.c foo.o bar.o 
foo.c bar.c foo.o bar.o
7.1.4.查找字符串函数: $(findstring <find>,<in>)

功能: 在字符串 <in> 中查找 <find> 字符串
返回: 如果找到, 返回 <find> 字符串, 否则返回空字符串

# Makefile 内容
VAL := "      foo.c bar.c foo.o bar.o "
all:
    @echo $(findstring foo,$(VAL))
    @echo $(findstring fbar,$(VAL))

# bash 中执行 make
$make
##输出:
foo
7.1.5.过滤函数: $(filter <pattern...>,<text>)

功能: 以 <pattern> 模式过滤字符串 <text>, 保留 符合模式 <pattern> 的单词, 可以有多个模式
返回: 符合模式 <pattern> 的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(filter %.o %.a,foo.c foo.o main.a)


# bash 中执行 make
$ make
##输出:
foo.o main.a
7.1.6.反过滤函数: $(filter-out <pattern...>,<text>)

功能: 以 <pattern> 模式过滤字符串 <text>, 去除 符合模式 <pattern> 的单词, 可以有多个模式
返回: 不符合模式 <pattern> 的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(filter-out %.o %.a,foo.c foo.o main.a)


# bash 中执行 make
$ make
##输出:
foo.c
7.1.7.排序函数: $(sort <list>)

功能: 给字符串 <list> 中的单词排序 (升序)
返回: 排序后的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(sort bac abc acb cab)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
abc acb bac cab
7.1.8.取单词函数: $(word <n>,<text>)

功能: 取字符串 <text> 中的 第<n>个单词 (n从1开始)
返回: <text> 中的第<n>个单词, 如果<n> 比 <text> 中单词个数要大, 则返回空字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(word 1,aa bb cc dd)
    @echo $(word 5,aa bb cc dd)
    @echo $(word 4,aa bb cc dd)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
aa

dd
7.1.9.取单词串函数: $(wordlist <s>,<e>,<text>)

功能: 从字符串<text>中取从<s>开始到<e>的单词串. <s>和<e>是一个数字.
返回: 从<s>到<e>的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(wordlist 1,3,aa bb cc dd)
    @echo $(word 5,6,aa bb cc dd)
    @echo $(word 2,5,aa bb cc dd)


# bash 中执行 make
$ make
##输出:
aa bb cc

bb
7.1.10.单词个数统计函数: $(words <text>)

功能: 统计字符串 <text> 中单词的个数
返回: 单词个数

# Makefile 内容

all:
    @echo $(words aa bb cc dd)
    @echo $(words aabbccdd)
    @echo $(words )

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
4
1
0
7.1.11.首单词函数: $(firstword <text>)

功能: 取字符串 <text> 中的第一个单词
返回: 字符串 <text> 中的第一个单词

# Makefile 内容
all:
    @echo $(firstword aa bb cc dd)
    @echo $(firstword aabbccdd)
    @echo $(firstword )

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
aa
aabbccdd

7.2.文件名函数

7.2.1.取目录函数: $(dir <names...>)

功能: 从文件名序列 <names> 中取出目录部分
返回: 文件名序列 <names> 中的目录部分

# Makefile 内容
all:
    @echo $(dir /home/a.c ./bb.c ../c.c d.c)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
/home/ ./ ../ ./
7.2.2.取文件函数: $(notdir <names...>)

功能: 从文件名序列 <names> 中取出非目录部分
返回: 文件名序列 <names> 中的非目录部分

# Makefile 内容
all:
    @echo $(notdir /home/a.c ./bb.c ../c.c d.c)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
a.c bb.c c.c d.c
7.2.3.取后缀函数: $(suffix <names...>)

功能: 从文件名序列 <names> 中取出各个文件名的后缀
返回: 文件名序列 <names> 中各个文件名的后缀, 没有后缀则返回空字符串

# Makefile 内容
all:
   @echo $(suffix /home/a.c ./b.o ../c.a d)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
.c .o .a
7.2.4.取前缀函数: $(basename <names...>)

功能: 从文件名序列 <names> 中取出各个文件名的前缀
返回: 文件名序列 <names> 中各个文件名的前缀, 没有前缀则返回空字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(basename /home/a.c ./b.o ../c.a /home/.d .e)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
/home/a ./b ../c /home/
7.2.5.加后缀函数: $(addsuffix <suffix>,<names...>)

功能: 把后缀 <suffix> 加到 <names> 中的每个单词后面
返回: 加过后缀的文件名序列

# Makefile 内容
all:
    @echo $(addsuffix .c,/home/a b ./c.o ../d.c)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
/home/a.c b.c ./c.o.c ../d.c.c
7.2.6.加前缀函数: $(addprefix <prefix>,<names...>)

功能: 把前缀 <prefix> 加到 <names> 中的每个单词前面
返回: 加过前缀的文件名序列

# Makefile 内容
all:
    @echo $(addprefix test_,/home/a.c b.c ./d.c)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
test_/home/a.c test_b.c test_./d.c
7.2.7.连接函数: $(join <list1>,<list2>)

功能: <list2> 中对应的单词加到 <list1> 后面
返回: 连接后的字符串

# Makefile 内容
all:
    @echo $(join a b c d,1 2 3 4)
    @echo $(join a b c d,1 2 3 4 5)
    @echo $(join a b c d e,1 2 3 4)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
a1 b2 c3 d4
a1 b2 c3 d4 5
a1 b2 c3 d4 e

7.3.foreach

语法:
$(foreach <var>,<list>,<text>)

# Makefile 内容
targets := a b c d
objects := $(foreach i,$(targets),$(i).o)

all:
    @echo $(targets)
    @echo $(objects)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
a b c d
a.o b.o c.o d.o

7.4.if

这里的if是个函数, 和前面的条件判断不一样, 前面的条件判断属于Makefile的关键字
语法:
$(if <condition>,<then-part>)

$(if <condition>,<then-part>,<else-part>)

# Makefile 内容
val := a
objects := $(if $(val),$(val).o,nothing)
no-objects := $(if $(no-val),$(val).o,nothing)

all:
    @echo $(objects)
    @echo $(no-objects)

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
a.o
nothing

7.5.call - 创建新的参数化函数

语法:
$(call <expression>,<parm1>,<parm2>,<parm3>...)

# Makefile 内容
log = "====debug====" $(1) "====end===="

all:
    @echo $(call log,"正在 Make")

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
====debug==== 正在 Make ====end====

7.6.origin - 判断变量的来源

语法:
$(origin <variable>)
返回值有如下类型:

类型 含义
undefined <variable> 没有定义过
default <variable> 是个默认的定义, 比如 CC 变量
environment <variable> 是个环境变量, 并且 make时没有使用 -e 参数
file <variable> 定义在Makefile中
command line <variable> 定义在命令行中
override <variable> 被 override 重新定义过
automatic <variable> 是自动化变量 
# Makefile 内容
val-in-file := test-file
override val-override := test-override

all:
    @echo $(origin not-define)    # not-define 没有定义
    @echo $(origin CC)            # CC 是Makefile默认定义的变量
    @echo $(origin PATH)         # PATH 是 bash 环境变量
    @echo $(origin val-in-file)    # 此Makefile中定义的变量
    @echo $(origin val-in-cmd)    # 这个变量会加在 make 的参数中
    @echo $(origin val-override) # 此Makefile中定义的override变量
    @echo $(origin @)             # 自动变量, 具体前面的介绍

# bash 中执行 make
$ make val-in-cmd=val-cmd
##输出:
undefined
default
environment
file
command line
override
automatic

7.7.shell

语法:
$(shell <shell command>)
它的作用就是执行一个shell命令, 并将shell命令的结果作为函数的返回.
作用和 <shell command> 一样

7.8.make 控制函数

7.8.1.产生一个致命错误: $(error <text ...>)

功能: 输出错误信息, 停止Makefile的运行

# Makefile 内容
all:
    $(error there is an error!)
    @echo "这里不会执行!"

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
Makefile:2: *** there is an error!.  Stop.
7.8.2.输出警告: $(warning <text ...>)

功能: 输出警告信息, Makefile继续运行

# Makefile 内容
all:
    $(warning there is an warning!)
    @echo "这里会执行!"

# bash 中执行 make
$ make
##输出:
Makefile:2: there is an warning!
这里会执行!

八、Makefile中一些GNU约定俗成的伪目标

如果有过在Linux上, 从源码安装软件的经历的话, 就会对 make clean, make install 比较熟悉.

举例：

伪目标 含义
call 所有目标的目标，其功能一般是编译所有的目标
clean 删除所有被make创建的文件
install 安装已编译好的程序，其实就是把目标可执行文件拷贝到指定的目录中去
print 列出改变过的源文件
tar 把源程序打包备份. 也就是一个tar文件
dist 创建一个压缩文件, 一般是把tar文件压成Z文件. 或是gz文件
TAGS 更新所有的目标, 以备完整地重编译使用
check 或 test 一般用来测试makefile的流程

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