Makefile+Make基础知识

Makefile(make)基础

Author：Onceday date:2022年7月27日

本文收集整理于陈皓大佬的文章，以便贴合自己的思维逻辑，以下是原文文档：

• 跟我一起写Makefile csdn博客 陈皓

1.引言

当源代码很多，代码架构复杂时，需要靠自动化编译工具来完成这些功能。

Makefile可用作gcc+make工具的配置文件。

其遵循以下原则：

• 如果这个工程没有编译过，那么我们的所有C文件都要编译并被链接。

• 如果这个工程的某几个C文件被修改，那么我们只编译被修改的C文件，并链接目标程序。

• 如果这个工程的头文件被改变了，那么我们需要编译引用了这几个头文件的C文件，并链接目标程序。

实际上，当代码有结构上更改时，务必全部编译一遍。只有小更改，如一些逻辑上改动，才可编译部分文件。

Makefile文件的组成逻辑如下：

target(目标文件):prerequisites(要求列表) ...
command(shell gcc 命令)

• target是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label)。

• prerequisites就是生成target所需要的文件或是目标。

• command是make需要执行的命令。

核心规则：，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。

一个简单的例子：

onceday : once.o day.o
    gcc -o onceday once.o day.o
once.o : once.c once.h
    gcc -o once.o -c once.c
day.o  : day.c  day.h
    gcc -o day.o  -c day.c
clean:
    rm -rf *.o

目标文件后面的就是依赖关系， 依赖关系说明了目标文件由哪些文件生成，因此在这些文件改变后需要重新编译或生成。

接下来一行定义了如何生成目标文件的系统命令，以Tab键作为开头。

clean是一个Target，但后面什么都没有，因此就像一个标签，需要显式通过make clean去调用它。

make工作逻辑：

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），如onceday。

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

4. 如果onceday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，如果找到则再根据规则（3）生成.o文件。

5. 存在所需的C文件和H文件，于是make会生成 .o 文件，然后再用 .o 文件去完成make的第一个任务。

make只处理makefile文件中的依赖关系，命令错误和文件缺失它不会处理。

2.makefile的变量使用

OBJ = once.o day.o

onceday : $(OBJ)
    gcc -o onceday once.o day.o
once.o : once.c once.h
    gcc -o once.o -c once.c
day.o  : day.c  day.h
    gcc -o day.o  -c day.c
clean:
    rm -rf *.o

类似于C语言的宏定义。直接文本替换。

3.make自动推导makefile(隐晦规则)

OBJ = once.o day.o

onceday : $(OBJ)
    gcc -o onceday $(OBJ)
once.o : once.h
day.o  : day.h

.PHONY :clean
clean:
    rm -rf *.o

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:

• make看到一个[.o]文件，会自动的把[.c]文件加在依赖关系中

• 并且 cc -c xxx.c -o xxx 也会被推导出来，

.PHONY表示clean是个伪目标文件。

注意：隐晦规则是由make支持，为了兼容性，最好编写纯粹的makefile文件。

4.makefile包含和引用

默认的makefile文件名是Makefile和makefile。

可用make自定义使用makefile文件：

make -f Make.Linux 
make --file Make.AIX

可以使用include关键字包含别的Makefile。如下形式：

include foo.make *.mk $(bar)

• 会在当前的目录下寻找文件

• 会在make的-I或者--include-dir的参数目录下寻找。

• 会在/include下寻找， 如/usr/local/bin。

以下命令可以避免include报错退出运行:

-include     #gcc make
sinlcude     #其他版本

环境变量MAKEFILES：

• 相当于include文件，文件来自MAKEFILES的值。

• 全局作用，会影响所有的makefile文件。

4.1 makefile文件搜寻

VPATH用于在当前目录下找不到时，去指定目录查找的情况。

VPATH = src:../headers

• 当前目录优先级最高

• 目录由冒号分割

• 按照从左到右的顺序依次查找

5. 伪目标

伪目标不是一个文件，而是一个标签，因此make无法生成它的依赖关系和决定它是否要执行，只有通过显示地指明这个“目标”才能让其生效。

为了避免和文件重名的这种情况，可以使用一个特殊的标记“.PHONY”来显示地指明一个目标是“伪目标”，向make说明，不管是否有这个文件，这个目标就是“伪目标”。

伪目标一般没有依赖的文件。可以为伪目标指定所依赖的文件。伪目标同样可以作为“默认目标”，只要将其放在第一个。

all : once day
.PHONY : all

once: once.o
gcc -o once once.o


day: day.o
gcc -o day day.o

.......

由于伪目标的特性是，总是被执行的，所以其依赖项就会被执行，这样可以同时编译多个可执行文件了。

6.多目标规则

多个目标同时依赖于一个文件，并且其生成的命令大体类似，可以把其合并起来。

bigoutput littleoutput : text.g
generate text.g -$(subst output,,$@) > $@
#等价于下面语句
bigoutput : text.g
generate text.g -big > bigoutput
littleoutput : text.g
generate text.g -little > littleoutput

• $@表示目标的集合 ，会依次取出目标，并执行subst函数。

6.1 静态模式

 :  : 
    
......

• target 定义了一系列的文件，即文件集合。

• target-parrtern 指明了targets的模式，即文件集合中的目标文件。

• prereq-parrterns 是目标的依赖模式，即文件集合中的目标文件的依赖文件。

objects = foo.o bar.o
all: $(objects)
$(objects): %.o: %.c
$(CC) -c $(CFLAGS) $< -o $@
#展开后如下
foo.o : foo.c
$(CC) -c $(CFLAGS) foo.c -o foo.o
bar.o : bar.c
$(CC) -c $(CFLAGS) bar.c -o bar.o

%表示后缀匹配，即%.c表示所有以.c结尾的文件。

$<表示遍历依赖文件。$@表示遍历目标文件

6.2 自动生成依赖项

gcc的-M命令可以自动寻找头文件包含关系。 如下：

gcc -M     xxx.c  #会把标准库的头文件也包含在其中。
gcc -MM    xxx.c  #会把标准库的头文件剔除掉

生成一个“name.d"的makefile文件，专门用来存放依赖关系。且使make自动更新[.d]文件。

%.d: %.c
@set -e; rm -f $@; \
$(CC) -M $(CPPFLAGS) $< > $@.$$$$; \
sed 's,\($*\)\.o[ :]*,\1.o $@ : ,g' < $@.$$$$ > $@; \
rm -f $@.$$$$

上面就是一个能自动生成[.d]文件并更新其的模式规则。

按一下方式使用即可：

sources = foo.c bar.c
include $(sources:.c=.d)

7. makefile命令规则

7.1 显示命令

正常情况下，make会把要执行的命令在命令执行前输出到屏幕上。

可使用@字符来取消显示!

@echo 正在编译xxx模块  

会输出正在编译xxx模块。

可用make -n或者--just-print来只显示命令，而不会执行它。

7.2 命令执行

让上一个命令的效果能保持到第二个命令执行：

xxx : xxx.x
    cd /home/xxx;pwd       #使用分号连接，只能位于一行。

7.3 命令出错

每当命令运行完后，make会检测每个命令的返回码，如果命令返回成功，那么make会执行下一条命令，当规则中所有的命令成功返回后，这个规则就算是成功完成了。如果一个规则中的某个命令出错了（命令退出码非零），那么make就会终止执行当前规则。

可以通过忽略命令出错来避免这种情况：

clean:
    -rm -f *.o

7.4 嵌套执行make

subsystem:
$(MAKE) -C subdir

其含义是先进入“subdir”目录，然后执行make命令。

可以使用export向下面传递参数：

export      #传递列表中的参数
unexport    #不想传递的参数
export     #传递所有的变量

使用以下make命令可显示进入文件夹的信息：

make -w

7.5 定义命令包

如果Makefile中出现一些相同命令序列，那么我们可以为这些相同的命令序列定义一个变量。

define run-yacc
yacc $(firstword $^)
mv y.tab.c $@
endef


$(run-yacc) #调用命令

make再执行命令时，命令包中的每个命令会被依次独立执行。

8.变量

在Makefile中，变量可以使用在“目标”，“依赖目标”，“命令”或是Makefile的其它部分中。

变量的命名字可以包含字符、数字，下划线（可以是数字开头），但不应该含有“:”、“#”、“=”或是空字符（空格、回车等）。

变量是大小写敏感的，“foo”、“Foo”和“FOO”是三个不同的变量名。

可按以下方式定义变量的值：

foo = $(bar)
bar = xxxx

x := foo  #拒绝使用后定义的变量

如何定义空格变量：

nullstring := 
space := $(nullstring)  # end of the line

注意： 这里先用一个Empty变量来标明变量的值开始了，而后面采用“#”注释符来表示变量定义的终止。

因此像上面x := foo #xxx的定义会额外包含几个空白字符

为了避免重复定义某个变量：

FOO ?= bar

其含义是，如果FOO没有被定义过，那么变量FOO的值就是“bar”，如果FOO先前被定义过，那么这条语将什么也不做。

8.1 变量替换

变量值的替换：

foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:.o=.c)

其意思是把变量"foo"中所有以“.o”结尾的字符替换成“.c"。

或者利用静态模式：

foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:%.o=%.c)

把变量的值再当前变量：

x = y
y = z
z = u
a := $($($(x)))

用多个变量的值来组成一个变量的名字：

first_second = Hello
a = first
b = second
all = $($a_$b)

变量的值可以是函数，也可以用到左边。

8.2 追加变量值

objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects += another.o

make会处理递归定义的问题，使用时无须担心。

8.3 override指示符

如果有变量是通常make的命令行参数设置的，那么Makefile中对这个变量的赋值会被忽略。

override  = 
override  := 
override  += 

多行定义使用define指示符：

override define foo
bar
endef

define指示符后面跟的是变量的名字，而重起一行定义变量的值，定义是以endef关键字结束。

因为命令需要以[Tab]键开头，所以如果你用define定义的命令变量中没有以[Tab]键开头，那么make就不会把其认为是命令。

8.4 目标变量

可以为某个局部目标设置局部变量，而不会影响规则链外的全局变量的值。

 : 
 : override 

示例如下：

prog : CFLAGs = -g
prog : prog.c foo.c bar.c
$(CC) $(CFLAGS) prog.o foo.o bar.o

8.5 模式变量

GNU的make中，支持模式变量（Pattern-specific Variable），，其把变量定义在某个目标上。可以给定一种“模式”，可以把变量定义在符合这种模式的所有目标上。

如下：

%.o : CFLAGS = -o

 : 
 : override 

9.使用条件判断

libs_for_gcc = -lgnu
normal_libs = 

foo: $(objects)
ifeq ($(CC),gcc)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc)
else
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs)
endif

条件表达式的语法为：

endif 




else

endif

其中表示条件关键字，有四个，如下：

xxxx (,)
xxxx "" ""
xxxx '' ''

ifeq (,)
ifneq "arg1" "arg2"

ifdef用于测量变量是否有值：

ifdef 
xxxx
else
xxxx
endif

最后一个就是ifndef，含义和ifdef相反。

条件表达式的值在读取makefile的时候就开始计算了，并根据条件表达式的值来选择语句。

10. 函数的使用

其使用格式如下：

$( )  #也可以使用大括号
$(subst a,b,$(x)) 

10.1 字符串处理函数

10.1.1. 字符替换函数 subst

$(subst ,,)

把字串中的字符串替换成。

10.1.2. patsubst 模式字符串替换函数

$(patsubst ,,)

查找中的单词（单词以“空格”、“Tab”或“回车”“换行”分隔）是否符合模式，如果匹配的话，则以替换。这里，可以包括通配符“%”，表示任意长度的字串。如果中也包含“%”，那么，中的这个“%”将是中的那个“%”所代表的字串。（可以用“\”来转义，以“%”来表示真实含义的“%”字符）

10.1.3. strip 去空格函数

$(strip )

去掉字串中开头和结尾的空字符。

10.1.4. findstring 查找字符串函数

$(findstring ,)

在字串中查找字串。

找到返回，如果找不到，返回空字符串。

10.1.5. filter 过滤函数

$(filter ,)

以模式过滤字符串中的单词，保留符合模式的单词。可以有多个模式。

返回符合模式的字串。

10.1.6. filter-out 反过滤函数

$(filter-out ,)

以模式过滤字符串中的单词，去除符合模式的单词。可以有多个模式。返回不符合模式的字串。

10.1.7.sort 排序函数

$(sort )

给字符串中的单词排序（升序）。返回排序后的字符串。

会去掉中相同的函数。

10.1.8. word 取单词函数

$(word ,)

取字符串中第个单词。（从一开始），返回字符串中第个单词。如果比中的单词数要大，那么返回空字符串。

10.1.9. wordlist 取单词串函数

$(wordlist ,,)

从字符串中取从开始到的单词串。和是一个数字。返回字符串中从到的单词字串。如果比中的单词数要大，那么返回空字符串。如果大于的单词数，那么返回从开始，到结束的单词串。

10.1.10. words 单词个数统计函数

$(words )

统计 中字符串中的单词个数。返回 中的单词数。如果要取 中最后的一个单词，可以这样： $(word $(words ),)。

10.1.11. firstword 首单词函数

$(firstword )

取字符串中的第一个单词，返回字符串的第一个单词。

10.1.12. 字符串函数实例—指定编译器对头文件的搜索路径参数CFLAGS

override CFLAGS += $(patsubst %,-I%,$(subst :, ,$(VPATH))

10.2 文件名操作函数

每个函数的参数字符串都会被当做一个或是一系列的文件名来对待。

10.2.1 dir 去目录函数

$(dir )

从文件名序列中取出目录部分。目录部分是指最后一个反斜杠（“/”）之前的部分。如果没有反斜杠，那么返回“./”。返回文件名序列的目录部分。

示例：

$(dir src/foo.c hacks)  #返回值 “src/ ./"

10.2.2 notdir 取出非目录部分

$(notdir ) 

从文件名序列中取出非目录部分。非目录部分是指最后一个反斜杠（“ /”）之后的部分。返回文件名序列的非目录部分。

示例：

$(notdir src/foo.c hacks) #返回值是 “foo.c hacks"

10.2.3 suffix 取后缀函数

$(suffix ) 

从文件名序列中取出各个文件名的后缀。返回文件名序列的后缀序列，如果文件没有后缀，则返回空字串。

10.2.4 basename 取前缀函数

$(basename )

从文件名序列中取出各个文件名的前缀部分。返回文件名序列的前缀序列，如果文件没有前缀，则返回空字串。

10.2.5 addsuffix 加后缀函数

$(addsuffix )

把后缀加到中的每个单词后面。返回加过后缀的文件名序列。

10.2.6 addprefix 加前缀函数

$(addprefix ,)

把前缀加到中的每个单词后面。返回加过前缀的文件名序列。

10.2.7 join 连接函数

$(join ,)

把中的单词对应地加到的单词后面。如果的单词个数要比的多，那么，中的多出来的单词将保持原样。如果的单词个数要比多，那么，多出来的单词将被复制到中。

示例：

$(join aaa bbb,111 222 333) #返回值是“aaa111 bbb222 333"

10.3 foreach 函数

循环函数，与shell里面的几乎一致：

$(foreach ,,)

把参数中的单词逐一取出放到参数所指定的变量中，然后再执行所包含的表达式。每一次会返回一个字符串，循环过程中，的所返回的每个字符串会以空格分隔，最后当整个循环结束时，所返回的每个字符串所组成的整个字符串（以空格分隔）将会是foreach函数的返回值。

相当于一个临时的局部变量，作用域只在foreach函数当中。

10.4 if函数

if函数很像GNU的make所支持的条件语句—ifeq，其可以包含“else”部分，或是不含。

$(if ,)
$(if ,,)

参数是if的表达式，如果其返回的为非空字符串，那么这个表达式就相当于返回真，于是，会被计算，否则会被计算。

if函数的返回值是，如果为真（非空字符串），那个会是整个函数的返回值，如果为假（空字符串），那么会是整个函数的返回值，此时如果没有被定义，那么，整个函数返回空字串。

10.5 call函数

call函数是唯一一个可以用来创建新的参数化的函数。可以写一个非常复杂的表达式，这个表达式中，可以定义许多参数，然后可以用call函数来向这个表达式传递参数。

$(call ,,,,.....)

当make执行这个函数时，参数中的变量，如$(1)，$(2)，$(3)等，会被参数，，依次取代

示例：

reverse = $(1) $(2)
foo = $(call reverse,a,b)

参数的次序是可以自定义的，不一定是顺序的，序号对上即可！

10.6 origin函数

该函数不操作变量的值，只是告诉这个变量是哪里来的。

$(origin ) #直接写变量的名字，不需要添加$符号

• “undefined”，如果从来没有定义过。

• “default”，如果是一个默认的定义。

• “environment”，如果是一个环境变量。

• “file”，如果这个变量被定义在Makefile中。

• “command line”，如果这个变量是被命令行定义的。

• “override”，如果是被override指示符重新定义的。

• “automatic”，如果是一个命令运行中的自动化变量。

示例，用于判断某些变量的定义环境：

ifdef bletch
ifeq "$(origin bletch)" "environment"
bletch = barf, gag, etc.
endif
endif

10.7 shell函数

它的参数应该就是操作系统Shell的命令，并把执行操作系统命令后的输出作为函数返回。

files :=$(shell echo *.c)

注意该函数的可能执行次数，因为这会对性能产生影响。

10.8 控制make的函数

10.8.1 error 产生一个致命错误

$(error )

产生一个致命的错误，是错误信息。注意，error函数不会在一被使用就会产生错误信息，所以如果你把其定义在某个变量中，并在后续的脚本中使用这个变量，那么也是可以的。

10.8.2 warning 产生一段警告信息

$(warning )

它并不会让make退出。

(基础的makefile+make知识就限于此，后续将总结常见规则)