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makefile詳解 隱含規則 二十四

隱含規則
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在我們使用Makefile時,有一些我們會經常使用,而且使用頻率非常高的東西,比如,我們編譯C/C++的源程式為中間目標檔案(Unix下是[.o]檔案,Windows下是[.obj]檔案)。本章講述的就是一些在Makefile中的“隱含的”,早先約定了的,不需要我們再寫出來的規則。

“隱含規則”也就是一種慣例,make會按照這種“慣例”心照不喧地來執行,那怕我們的Makefile中沒有書寫這樣的規則。例如,把[.c]檔案編譯成[.o]檔案這一規則,你根本就不用寫出來,make會自動推匯出這種規則,並生成我們需要的[.o]檔案。

“隱含規則”會使用一些我們系統變數,我們可以改變這些系統變數的值來定製隱含規則的執行時的引數。如系統變數“CFLAGS”可以控制編譯時的編譯器引數。

我們還可以通過“模式規則”的方式寫下自己的隱含規則。用“字尾規則”來定義隱含規則會有許多的限制。使用“模式規則”會更回得智慧和清楚,但“字尾規則”可以用來保證我們Makefile的相容性。
我們瞭解了“隱含規則”,可以讓其為我們更好的服務,也會讓我們知道一些“約定俗成”了的東西,而不至於使得我們在執行Makefile時出現一些我們覺得莫名其妙的東西。當然,任何事物都是矛盾的,水能載舟,亦可覆舟,所以,有時候“隱含規則”也會給我們造成不小的麻煩。只有瞭解了它,我們才能更好地使用它。


一、使用隱含規則

如果要使用隱含規則生成你需要的目標,你所需要做的就是不要寫出這個目標的規則。那麼,make會試圖去自動推導產生這個目標的規則和命令,如果make可以自動推導生成這個目標的規則和命令,那麼這個行為就是隱含規則的自動推導。當然,隱含規則是make事先約定好的一些東西。例如,我們有下面的一個Makefile:

    foo : foo.o bar.o
            cc –o foo foo.o bar.o $(CFLAGS) $(LDFLAGS)

我們可以注意到,這個Makefile中並沒有寫下如何生成foo.o和bar.o這兩目標的規則和命令。因為make的“隱含規則”功能會自動為我們自動去推導這兩個目標的依賴目標和生成命令。

make會在自己的“隱含規則”庫中尋找可以用的規則,如果找到,那麼就會使用。如果找不到,那麼就會報錯。在上面的那個例子中,make呼叫的隱含規則是,把[.o]的目標的依賴檔案置成[.c],並使用C的編譯命令“cc –c $(CFLAGS) [.c]”來生成[.o]的目標。也就是說,我們完全沒有必要寫下下面的兩條規則:

    foo.o : foo.c
            cc –c foo.c $(CFLAGS)
    bar.o : bar.c
        cc –c bar.c $(CFLAGS)

因為,這已經是“約定”好了的事了,make和我們約定好了用C編譯器“cc”生成[.o]檔案的規則,這就是隱含規則。

當然,如果我們為[.o]檔案書寫了自己的規則,那麼make就不會自動推導並呼叫隱含規則,它會按照我們寫好的規則忠實地執行。

還有,在make的“隱含規則庫”中,每一條隱含規則都在庫中有其順序,越靠前的則是越被經常使用的,所以,這會導致我們有些時候即使我們顯示地指定了目標依賴,make也不會管。如下面這條規則(沒有命令):

    foo.o : foo.p

依賴檔案“foo.p”(Pascal程式的原始檔)有可能變得沒有意義。如果目錄下存在了“foo.c”檔案,那麼我們的隱含規則一樣會生效,並會通過“foo.c”呼叫C的編譯器生成foo.o檔案。因為,在隱含規則中,Pascal的規則出現在C的規則之後,所以,make找到可以生成foo.o的C的規則就不再尋找下一條規則了。如果你確實不希望任何隱含規則推導,那麼,你就不要只寫出“依賴規則”,而不寫命令。


二、隱含規則一覽

這裡我們將講述所有預先設定(也就是make內建)的隱含規則,如果我們不明確地寫下規則,那麼,make就會在這些規則中尋找所需要規則和命令。當然,我們也可以使用make的引數“-r”或“--no-builtin-rules”選項來取消所有的預設定的隱含規則。

當然,即使是我們指定了“-r”引數,某些隱含規則還是會生效,因為有許多的隱含規則都是使用了“字尾規則”來定義的,所以,只要隱含規則中有“字尾列表”(也就一系統定義在目標.SUFFIXES的依賴目標),那麼隱含規則就會生效。預設的字尾列表是:.out, .a, .ln, .o, .c, .cc, .C, .p, .f, .F, .r, .y, .l, .s, .S, .mod, .sym, .def, .h, .info, .dvi, .tex, .texinfo, .texi, .txinfo, .w, .ch .web, .sh, .elc, .el。具體的細節,我們會在後面講述。

還是先來看一看常用的隱含規則吧。

1、編譯C程式的隱含規則。
“<n>;.o”的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.c”,並且其生成命令是“$(CC) –c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)”

2、編譯C++程式的隱含規則。
“<n>;.o”的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.cc”或是“<n>;.C”,並且其生成命令是“$(CXX) –c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)”。(建議使用“.cc”作為C++原始檔的字尾,而不是“.C”)

3、編譯Pascal程式的隱含規則。
“<n>;.o”的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.p”,並且其生成命令是“$(PC) –c  $(PFLAGS)”。

4、編譯Fortran/Ratfor程式的隱含規則。
“<n>;.o”的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.r”或“<n>;.F”或“<n>;.f”,並且其生成命令是:
    “.f”  “$(FC) –c  $(FFLAGS)”
    “.F”  “$(FC) –c  $(FFLAGS) $(CPPFLAGS)”
    “.f”  “$(FC) –c  $(FFLAGS) $(RFLAGS)”

5、預處理Fortran/Ratfor程式的隱含規則。
“<n>;.f”的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.r”或“<n>;.F”。這個規則只是轉換Ratfor或有預處理的Fortran程式到一個標準的Fortran程式。其使用的命令是:
    “.F”  “$(FC) –F $(CPPFLAGS) $(FFLAGS)”
    “.r”  “$(FC) –F $(FFLAGS) $(RFLAGS)”

6、編譯Modula-2程式的隱含規則。
“<n>;.sym”的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.def”,並且其生成命令是:“$(M2C) $(M2FLAGS) $(DEFFLAGS)”。“<n.o>;” 的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.mod”,並且其生成命令是:“$(M2C) $(M2FLAGS) $(MODFLAGS)”。

7、彙編和彙編預處理的隱含規則。
“<n>;.o” 的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.s”,預設使用編譯品“as”,並且其生成命令是:“$(AS) $(ASFLAGS)”。“<n>;.s” 的目標的依賴目標會自動推導為“<n>;.S”,預設使用C預編譯器“cpp”,並且其生成命令是:“$(AS) $(ASFLAGS)”。

8、連結Object檔案的隱含規則。
“<n>;”目標依賴於“<n>;.o”,通過執行C的編譯器來執行連結程式生成(一般是“ld”),其生成命令是:“$(CC) $(LDFLAGS) <n>;.o $(LOADLIBES) $(LDLIBS)”。這個規則對於只有一個原始檔的工程有效,同時也對多個Object檔案(由不同的原始檔生成)的也有效。例如如下規則:

    x : y.o z.o

並且“x.c”、“y.c”和“z.c”都存在時,隱含規則將執行如下命令:

    cc -c x.c -o x.o
    cc -c y.c -o y.o
    cc -c z.c -o z.o
    cc x.o y.o z.o -o x
    rm -f x.o
    rm -f y.o
    rm -f z.o

如果沒有一個原始檔(如上例中的x.c)和你的目標名字(如上例中的x)相關聯,那麼,你最好寫出自己的生成規則,不然,隱含規則會報錯的。

9、Yacc C程式時的隱含規則。
“<n>;.c”的依賴檔案被自動推導為“n.y”(Yacc生成的檔案),其生成命令是:“$(YACC) $(YFALGS)”。(“Yacc”是一個語法分析器,關於其細節請檢視相關資料)

10、Lex C程式時的隱含規則。
“<n>;.c”的依賴檔案被自動推導為“n.l”(Lex生成的檔案),其生成命令是:“$(LEX) $(LFALGS)”。(關於“Lex”的細節請檢視相關資料)

11、Lex Ratfor程式時的隱含規則。
“<n>;.r”的依賴檔案被自動推導為“n.l”(Lex生成的檔案),其生成命令是:“$(LEX) $(LFALGS)”。

12、從C程式、Yacc檔案或Lex檔案建立Lint庫的隱含規則。
“<n>;.ln” (lint生成的檔案)的依賴檔案被自動推導為“n.c”,其生成命令是:“$(LINT) $(LINTFALGS) $(CPPFLAGS) -i”。對於“<n>;.y”和“<n>;.l”也是同樣的規則。


三、隱含規則使用的變數

在隱含規則中的命令中,基本上都是使用了一些預先設定的變數。你可以在你的makefile中改變這些變數的值,或是在make的命令列中傳入這些值,或是在你的環境變數中設定這些值,無論怎麼樣,只要設定了這些特定的變數,那麼其就會對隱含規則起作用。當然,你也可以利用make的“-R”或“--no–builtin-variables”引數來取消你所定義的變數對隱含規則的作用。

例如,第一條隱含規則——編譯C程式的隱含規則的命令是“$(CC) –c $(CFLAGS) $(CPPFLAGS)”。Make預設的編譯命令是“cc”,如果你把變數“$(CC)”重定義成“gcc”,把變數“$(CFLAGS)”重定義成“-g”,那麼,隱含規則中的命令全部會以“gcc –c -g $(CPPFLAGS)”的樣子來執行了。

我們可以把隱含規則中使用的變數分成兩種:一種是命令相關的,如“CC”;一種是引數相的關,如“CFLAGS”。下面是所有隱含規則中會用到的變數:

1、關於命令的變數。

AR 
    函式庫打包程式。預設命令是“ar”。 
AS 
    組合語言編譯程式。預設命令是“as”。
CC 
    C語言編譯程式。預設命令是“cc”。
CXX 
    C++語言編譯程式。預設命令是“g++”。
CO 
    從 RCS檔案中擴充套件檔案程式。預設命令是“co”。
CPP 
    C程式的前處理器(輸出是標準輸出裝置)。預設命令是“$(CC) –E”。
FC 
    Fortran 和 Ratfor 的編譯器和預處理程式。預設命令是“f77”。
GET 
    從SCCS檔案中擴充套件檔案的程式。預設命令是“get”。 
LEX 
    Lex方法分析器程式(針對於C或Ratfor)。預設命令是“lex”。
PC 
    Pascal語言編譯程式。預設命令是“pc”。
YACC 
    Yacc文法分析器(針對於C程式)。預設命令是“yacc”。
YACCR 
    Yacc文法分析器(針對於Ratfor程式)。預設命令是“yacc –r”。
MAKEINFO 
    轉換Texinfo原始檔(.texi)到Info檔案程式。預設命令是“makeinfo”。
TEX 
    從TeX原始檔建立TeX DVI檔案的程式。預設命令是“tex”。
TEXI2DVI 
    從Texinfo原始檔建立軍TeX DVI 檔案的程式。預設命令是“texi2dvi”。
WEAVE 
    轉換Web到TeX的程式。預設命令是“weave”。
CWEAVE 
    轉換C Web 到 TeX的程式。預設命令是“cweave”。
TANGLE 
    轉換Web到Pascal語言的程式。預設命令是“tangle”。
CTANGLE 
    轉換C Web 到 C。預設命令是“ctangle”。
RM 
    刪除檔案命令。預設命令是“rm –f”。

2、關於命令引數的變數

下面的這些變數都是相關上面的命令的引數。如果沒有指明其預設值,那麼其預設值都是空。

ARFLAGS 
    函式庫打包程式AR命令的引數。預設值是“rv”。
ASFLAGS 
    組合語言編譯器引數。(當明顯地呼叫“.s”或“.S”檔案時)。 
CFLAGS 
    C語言編譯器引數。
CXXFLAGS 
    C++語言編譯器引數。
COFLAGS 
    RCS命令引數。 
CPPFLAGS 
    C前處理器引數。( C 和 Fortran 編譯器也會用到)。
FFLAGS 
    Fortran語言編譯器引數。
GFLAGS 
    SCCS “get”程式引數。
LDFLAGS 
    連結器引數。(如:“ld”)
LFLAGS 
    Lex文法分析器引數。
PFLAGS 
    Pascal語言編譯器引數。
RFLAGS 
    Ratfor 程式的Fortran 編譯器引數。
YFLAGS 
    Yacc文法分析器引數。 


四、隱含規則鏈

有些時候,一個目標可能被一系列的隱含規則所作用。例如,一個[.o]的檔案生成,可能會是先被Yacc的[.y]檔案先成[.c],然後再被C的編譯器生成。我們把這一系列的隱含規則叫做“隱含規則鏈”。

在上面的例子中,如果檔案[.c]存在,那麼就直接呼叫C的編譯器的隱含規則,如果沒有[.c]檔案,但有一個[.y]檔案,那麼Yacc的隱含規則會被呼叫,生成[.c]檔案,然後,再呼叫C編譯的隱含規則最終由[.c]生成[.o]檔案,達到目標。

我們把這種[.c]的檔案(或是目標),叫做中間目標。不管怎麼樣,make會努力自動推導生成目標的一切方法,不管中間目標有多少,其都會執著地把所有的隱含規則和你書寫的規則全部合起來分析,努力達到目標,所以,有些時候,可能會讓你覺得奇怪,怎麼我的目標會這樣生成?怎麼我的makefile發瘋了?

在預設情況下,對於中間目標,它和一般的目標有兩個地方所不同:第一個不同是除非中間的目標不存在,才會引發中間規則。第二個不同的是,只要目標成功產生,那麼,產生最終目標過程中,所產生的中間目標檔案會被以“rm -f”刪除。

通常,一個被makefile指定成目標或是依賴目標的檔案不能被當作中介。然而,你可以明顯地說明一個檔案或是目標是中介目標,你可以使用偽目標“.INTERMEDIATE”來強制宣告。(如:.INTERMEDIATE : mid )

你也可以阻止make自動刪除中間目標,要做到這一點,你可以使用偽目標“.SECONDARY”來強制宣告(如:.SECONDARY : sec)。你還可以把你的目標,以模式的方式來指定(如:%.o)成偽目標“.PRECIOUS”的依賴目標,以儲存被隱含規則所生成的中間檔案。

在“隱含規則鏈”中,禁止同一個目標出現兩次或兩次以上,這樣一來,就可防止在make自動推導時出現無限遞迴的情況。

Make會優化一些特殊的隱含規則,而不生成中間檔案。如,從檔案“foo.c”生成目標程式“foo”,按道理,make會編譯生成中間檔案“foo.o”,然後連結成“foo”,但在實際情況下,這一動作可以被一條“cc”的命令完成(cc –o foo foo.c),於是優化過的規則就不會生成中間檔案。

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