Makefile (二) 介绍

一、Makefile 的规则

       让我们先来粗略地看一看Makefile 的规则。

       target...: prerequisites

       command

       ...

       ...

       target 也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签(Label)，对于标签这种特性，在后续的“伪目标”中会有叙述。prerequisites 就是，要生成那个 target 所需要的文件或是目标。command 也就是make 需要执行的命令。(任意的Shell命令)

        这是一个文件的依赖关系，也就是说，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，prerequistites 中如果一个以上的文件比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。

二、Makefile 例子

        如果一个工程有3 个头文件，和8 个C 文件，我们为了完成前面所述的那三个规则，我们的Makefile 应该是下面的这个样子的。

       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

 

       反斜杠（\）是换行符的意思。这样比较便于 Makefile 的易读。我们可以把这个内容保存在文件为“Makefile”或“makefile”的文件中，然后在该目录下直接输入命令“make”就可以生成执行文件 edit。如果要删除执行文件和所有的中间目标文件，那么，只要简单地执行一下“make clean”就可以了。

       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。记住，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。

       这里要说明一点的是，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。

三、make 工作原理

       在默认的方式下，也就是我们只输入make 命令。那么，  
       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，于是make 会生成 .o 文件，然后再用 .o 文件生成 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，如果在找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，就不工作了。  
       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，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。

四、makefile 中使用变量

      在上面的例子中，先让我们看看edit 的规则：  
      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  

 

       我们可以看到[.o]文件的字符串被重复了两次，如果我们的工程需要加入一个新的[.o]文件，那么我们需要在两个地方加（应该是三个地方，还有一个地方在 clean 中）。当然，我们的 makefile 并不复杂，所以在两个地方加也不累，但如果 makefile 变得复杂，那么我们就有可能会忘掉一个需要加入的地方，而导致编译失败。所以，为了 makefile 的易维护，在 makefile 中我们可以使用变量。makefile 的变量也就是一个字符串，理解成 C 语言中的宏可能会更好。 

        比如，我们声明一个变量，叫 objects, OBJECTS, objs, OBJS, obj, 或是 OBJ，反正不管什么，只要能够表示 obj 文件就行了。我们在 makefile 一开始就这样定义：  
        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。

五、让make 自动推导

       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，于是我们就没必要去在每一个[.o]文件后都写上类似的命令，因为，我们的make 会自动识别，并自己推导命令。

       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。我们的是新的 makefile 又出炉了。

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

       这种方法，也就是 make 的“隐晦规则”。上面文件内容中，“.PHONY”表示，clean是个伪目标文件。

六、进一步简化makefile

       即然我们的make 可以自动推导命令，那么我们看到那堆[.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 。

       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 
 
       .PHONY : clean 
       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。

七、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：

       clean: 
       rm edit $(objects) 
 
       更为稳健的做法是：  
       .PHONY : clean 
       clean : 
       -rm edit $(objects)

       前面说过，.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，相信谁也不愿意这样。不成文的规矩是——“clean 从来都是放在文件的最后”。