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如何自己編寫Makefile

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相信很多朋友都有過這樣的經歷,看著開源項目中好幾頁的makefile文件,不知所雲。在日常學習和工作中,也有意無意的去回避makefile,能改就不寫,能用ide就用ide。其實makefile並沒有想象的那麽難寫,只要你明白了其中的原理,自己實踐幾次。你也可以自己寫makefile,讓別人對你頭來羨慕的目光。

  下面本人介紹一下自己的學習成果,初學階段,歡迎大家多多指正。

  簡單的說,makefile定義了一系列的規則來指定,哪些文件需要先編譯,哪些文件需要後編譯,哪些文件需要重新編譯,甚至可以在makefile中執行shell腳本。makefile帶來的好處就是——“自動化編譯”,一旦寫好,只需要一個make命令,整個工程完全自動編譯,極大的提高了軟件開發的效率。

  關於程序的編譯和鏈接

  一般來說,無論是C還是C++,首先要把源文件編譯成中間代碼文件,在Windows下也就是 .obj 文件,UNIX下是 .o 文件,即 Object File,這個動作叫做編譯(compile),一般來說,每個源文件都應該對應於一個中間目標文件(O文件或是OBJ文件)。然後再把大量的Object File合成執行文件,這個動作叫作鏈接(link)。

  編譯時,編譯器需要的是語法的正確,函數與變量的聲明的正確。對於後者,通常是你需要告訴編譯器頭文件的所在位置(頭文件中應該只是聲明,而定義應該放在C/C++文件中),只要所有的語法正確,編譯器就可以編譯出中間目標文件。

  鏈接時,主要是鏈接函數和全局變量,所以,我們可以使用這些中間目標文件(O文件或是OBJ文件)來 鏈接我們的應用程序。鏈接器並不管函數所在的源文件,只管函數的中間目標文件(Object File),在大多數時候,由於源文件太多,編譯生成的中間目標文件太多,而在鏈接時需要明顯地指出中間目標文件名,這對於編譯很不方便,所以,我們要給 中間目標文件打個包,在Windows下這種包叫“庫文件”(Library File),也就是 .lib 文件,在UNIX下,是Archive File,也就是 .a 文件。

  下面我們開始看看如何自己寫出makefile。

  Makefile的規則

  目標 : 需要的條件 (註意冒號兩邊有空格)

    命令  (註意前面用tab鍵開頭)

  解釋一下:

  1 目標可以是一個或多個,可以是Object File,也可以是執行文件,甚至可以是一個標簽。

  2 需要的條件就是生成目標所需要的文件或目標

  3 命令就是生成目標所需要執行的腳本

  總結一下,就是說一條makefile規則規定了編譯的依賴關系,也就是目標文件依賴於條件,生成規則用命令來描述。在編譯時,如果需要的條件的文件比目標更新的話,就會執行生成命令來更新目標。

  下面舉個簡單的例子說明。如果一個工程有3個頭文件,和8個C文件,我們為了完成前面所述的那三個規則,我們的Makefile應該是下面的這個樣子的。

  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

  將上面的內容寫入到Makefile文件中,然後執行make就可以進行編譯,執行make clean就可以刪除所有目標文件。解釋一下,也就是說生成最終的目標文件edit,依賴於一系列的.o目標文件,而這些.o文件又是需要用源文件來編譯生成的。

  需要註意的是,clean後面沒有條件,而clean本身也不是文件,它只不過是一個動作名字,其冒號後什麽也沒有,那麽,make就不會自動去找文件的依賴性,也就不會自動執行其後所定義的命令。

  make是如何工作的

  在默認的方式下,也就是我們只輸入make命令。那麽,

1、make會在當前目錄下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。
2、如果找到,它會找文件中的第一個目標文件(target),在上面的例子中,他會找到“edit”這個文件,並把這個文件作為最終的目標文件。
3、如果edit文件不存在,或是edit所依賴的後面的 .o 文件的文件修改時間要比edit這個文件新,那麽,他就會執行後面所定義的命令來生成edit這個文件。
4、如果edit所依賴的.o文件也不存在,那麽make會在當前文件中找目標為.o文件的依賴性,如果找到則再根據那一個規則生成.o文件。(這有點像一個堆棧的過程)
5、當然,你的C文件和H文件是存在的啦,於是make會生成 .o 文件,然後再用 .o 文件生命make的終極任務,也就是執行文件edit了。

  makefile中使用變量

  前面的知識已經足以讓你自己完成一個簡單的makefile了,不過makefile的精妙之處遠不止如此,下面來看看如何在makefile中使用變量吧。

  在上面的例子中,先讓我們看看edit的規則:

  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

  我們可以看到[.o]文件的字符串被重復了兩次,如果我們的工程需要加入一個新的[.o]文 件,那麽我們需要在兩個地方加(應該是三個地方,還有一個地方在clean中)。當然,我們的makefile並不復雜,所以在兩個地方加也不累,但如果 makefile變得復雜,那麽我們就有可能會忘掉一個需要加入的地方,而導致編譯失敗。所以,為了makefile的易維護,在makefile中我們 可以使用變量。makefile的變量也就是一個字符串,理解成C語言中的宏可能會更好。

  於是,我們使用變量objects

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

  這樣一來,原來的makefile變成如下的樣子:

  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)

  這樣看起來方便多了吧,也更加省事了。如果有新的.o文件怎麽辦?當然是在objects裏面添加了,這樣只需要一處改變,很方便吧。

  讓make自動推導

  GNU的make很強大,它可以自動推導文件以及文件依賴關系後面的命令,於是我們就沒必要去在每一個[.o]文件後都寫上類似的命令,因為,我們的make會自動識別,並自己推導命令。

  只要make看到一個[.o]文件,它就會自動的把[.c]文件加在依賴關系中,如果make找到一 個whatever.o,那麽whatever.c,就會是whatever.o的依賴文件。並且 cc -c whatever.c 也會被推導出來,於是,我們的makefile再也不用寫得這麽復雜。我們的是新的makefile又出爐了。

  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

  clean :
rm edit $(objects)

  當然,如果你覺得那麽多[.o]和[.h]的依賴有點不爽的話,好吧,沒有問題,這個對於make來說很容易,誰叫它提供了自動推導命令和文件的功能呢?來看看最新風格的makefile吧。

  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)

  不過話說回來,本人並不推薦這種方法。雖然簡單,但是這種方法破壞了文件本身的依賴關系。如果文件過多的話,可能你自己都不清楚了。

  

  怎麽樣,makefile是不是既簡單又強大?其實makefile遠比這更強大,容我日後再慢慢介紹,今天就先到這裏。

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  最後,歡迎大家拍磚啊。

如何自己編寫Makefile