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C语言 Make命令教程

C语言 2022-01-07

make只是一个根据指定的Shell命令进行构建的工具

在linux和unix中,有一个强大的使用程序,叫make,可以用它来管理多模块程序的编译和链接,直至生成可执行文件

make使用程序读取一个说明文件,称为Makefile,Makefile文件中描述了整个软件工程的 编译规则和各个文件之间的依赖关系;

Makefile就像是一个Shell脚本一样,其中可以执行操作系统的命令,它带来的好处就是我们能够实现“自动化编译”,一旦写好,只要一个make命令,整个软件功能就完全自动编译,极大的提高了软件开发的效率;

make是一个命令工具,是一个解释Makefile中指令的命令工具,一般来说大多数IDE都有这个命令

使用make可以是重新编译的次数达到最小化;

格式

Makefile文件由一系列规则(rules)构成。每条规则的形式如下。

<target> : <prerequisites> 
[tab]  <commands> 

target

一个目标(target)就构成一条规则。目标通常是文件名,指明Make命令所要构建的对象,

目标可以是一个文件名,也可以是多个文件名,之间用空格分隔。

伪目标

除了文件名,目标还可以是某个操作的名字,这称为"伪目标"(phony target)

clean:
	rm *.o 

clean不是文件名,而是操作的名字,属于“伪目标”,作用是删除对象文件

$ make clean 

:如果当前目录中,正好有一个文件叫做clean,那么此命令不会执行。因为make发现clean文件已经存在,就没有必要重新构建 了。就不会执行rm命令。

为了避免这种情况,可以声明clean是“伪目标”。

.PHONY: clean
clean:
	rm *.o temp 

声明clean是伪目标之后,make就不会去检车是否存在一个叫做clean的文件,而是每次运行都执行对应的命令。

如果Make命令运行时没有指定目标,默认会执行Makefile文件的第一个目标。

$ make 

上面代码执行Makefile文件的第一个目标。

prerequistites

前置条件通常是一组文件名,之间用空格分隔。它指定了"目标"是否重新构建的判断标准:只要有一个前置文件不存在,或者有过更新(前置文件的last-modification时间戳比目标的时间戳新),"目标"就需要重新构建。

result.txt: source.txt
    cp source.txt result.txt 

上面代码中,构建 result.txt 的前置条件是 source.txt 。如果当前目录中,source.txt 已经存在,那么make result.txt可以正常运行,否则必须再写一条规则,来生成 source.txt 。

注:若前置文件不存在,那么make会自动寻找生成前置文件的语句,会先生成前置文件再生成目标文件,如没有生成前置文件的语句,那么则无法生成目标文件。

source.txt:
    echo "this is the source" > source.txt 

上面代码中,source.txt后面没有前置条件,就意味着它跟其他文件都无关,只要这个文件还不存在,每次调用make source.txt,它都会生成。

:多次执行生成同一文件,若前置条件不变,则不会重复生成。

$ make result.txt
$ make result.txt 

上面命令连续执行两次make result.txt。第一次执行会先新建 source.txt,然后再新建 result.txt。第二次执行,Make发现 source.txt 没有变动(时间戳晚于 result.txt),就不会执行任何操作,result.txt 也不会重新生成。

多文件

如果需要生成多个文件,往往采用下面的写法。

source: file1 file2 file3 

上面代码中,source 是一个伪目标,只有三个前置文件,没有任何对应的命令。

$ make source 

执行make source命令后,就会一次性生成 file1,file2,file3 三个文件。这比下面的写法要方便很多。

$ make file1
$ make file2
$ make file3 

commands

命令(commands)表示如何更新目标文件,由一行或多行的Shell命令组成。它是构建"目标"的具体指令,它的运行结果通常就是生成目标文件。

每行命令之前必须有一个tab键。如果想用其他键,可以用内置变量.RECIPEPREFIX声明。

.RECIPEPREFIX = >
all:
> echo Hello, world 

上面代码用.RECIPEPREFIX指定,大于号(>)替代tab键。所以,每一行命令的起首变成了大于号,而不是tab键。

需要注意的是,每行命令在一个单独的shell中执行。这些Shell之间没有继承关系。

var-lost:
    export foo=bar
    echo "foo=[$$foo]" 

上面代码执行后(make var-lost),取不到foo的值。因为两行命令在两个不同的进程执行。

  1. 一个解决办法是将两行命令写在一行,中间用分号分隔。

    var-kept:
        export foo=bar; echo "foo=[$$foo]" 
  2. 另一个解决办法是在换行符前加反斜杠转义。

    var-kept:
        export foo=bar;     echo "foo=[$$foo]" 
  3. 最后一个方法是加上.ONESHELL:命令。

    .ONESHELL:
    var-kept:
        export foo=bar; 
        echo "foo=[$$foo]" 

语法

注释

井号(#)在Makefile中表示注释。

# 这是注释
result.txt: source.txt
    # 这是注释
    cp source.txt result.txt # 这也是注释 

echoing

正常情况下,make会打印每条命令,然后再执行,这就叫做回声(echoing)。

test:
    # 这是测试 

执行上面的规则,会得到下面的结果。

$ make test
# 这是测试 

在命令的前面加上@,就可以关闭回声。

test:
    @# 这是测试 

:由于在构建过程中,需要了解当前在执行哪条命令,所以通常只在注释和纯显示的echo命令前面加上@。

test:
    @# 这是测试
    @echo TODO 

通配符

通配符(wildcard)用来指定一组符合条件的文件名。Makefile 的通配符与 Bash 一致,主要有星号(*)、问号(?)和 [...] 。比如, *.o 表示所有后缀名为o的文件。

模式匹配

Make命令允许对文件名,进行类似正则运算的匹配,主要用到的匹配符是%。比如,假定当前目录下有 f1.c 和 f2.c 两个源码文件,需要将它们编译为对应的对象文件。

%.o: %.c 

等同于下面的写法。

f1.o: f1.c
f2.o: f2.c 

使用匹配符%,可以将大量同类型的文件,只用一条规则就完成构建。

变量和赋值符

Makefile 允许使用等号自定义变量。

txt = Hello World
test:
    @echo $(txt) 

上面代码中,变量 txt 等于 Hello World。调用时,变量需要放在 $( ) 之中。

调用Shell变量,需要在美元符号前,再加一个美元符号,这是因为Make命令会对美元符号转义。

test:
    @echo $$HOME 

变量赋值

v1 = $(v2) 

上面代码中,变量 v1 的值是另一个变量 v2。这时会产生一个问题,v1 的值到底在定义时扩展(静态扩展),还是在运行时扩展(动态扩展)?如果 v2 的值是动态的,这两种扩展方式的结果可能会差异很大。

静态扩展是指v1的值是v2的初始值,而动态扩展是v1的值会随着v2进行改变

为了解决类似问题,Makefile一共提供了四个赋值运算符 (=、:=、?=、+=),它们的区别请看StackOverflow

VARIABLE = value
# 在执行时扩展,允许递归扩展。动态扩展

VARIABLE := value
# 在定义时扩展。静态扩展

VARIABLE ?= value
# 只有在该变量为空时才设置值。

VARIABLE += value
# 将值追加到变量的尾端。 

example

/* Filename: Makefile*/
x := foo
y := $(x) bar
x := later

a = foo
b = $(a) bar
a = later

test:
    @echo x - $(x)
    @echo y - $(y)
    @echo a - $(a)
    @echo b - $(b) 

make test prints:

x - later
y - foo bar
a - later
b - later bar 

y值中用的是x的初始值,而b值用的是a的最新值。

:= 静态扩展

= 动态扩展

内置变量

Make命令提供一系列内置变量,比如,$(CC) 指向当前使用的编译器,$(MAKE) 指向当前使用的Make工具。这主要是为了跨平台的兼容性,详细的内置变量清单见手册。

自动变量

1. $@

$@指代当前目标,就是Make命令当前构建的那个目标。比如,make foo的 $@ 就指代foo。

a.txt b.txt: 
    touch $@ 

等同于下面的写法。

a.txt:
    touch a.txt
b.txt:
    touch b.txt 

2. $<

\(< 指代第一个前置条件。比如,规则为 t: p1 p2,那么\)< 就指代p1。

a.txt: b.txt c.txt
    cp $< $@ 

等同于下面的写法。

a.txt: b.txt c.txt
    cp b.txt a.txt 

3. $?

\(? 指代比目标更新的所有前置条件,之间以空格分隔。比如,规则为 t: p1 p2,其中 p2 的时间戳比 t 新,\)?就指代p2。

4. $^

$^ 指代所有前置条件,之间以空格分隔。比如,规则为 t: p1 p2,那么 $^ 就指代 p1 p2 。

5. $*

\(* 指代匹配符 % 匹配的部分, 比如% 匹配 f1.txt 中的f1 ,\)* 就表示 f1。

6. $(@D) 和 $(@F)

$(@D) 和 $(@F) 分别指向 $@ 的目录名和文件名。

比如,\(@是 src/input.c,那么\)(@D) 的值为 src ,$(@F) 的值为 input.c。

7. $(<D) 和 $(<F)

$(<D) 和 $(<F) 分别指向 $< 的目录名和文件名。

example

dest/%.txt: src/%.txt
    @[ -d dest ] || mkdir dest
    cp $< $@ 

上面代码将 src 目录下的 txt 文件,拷贝到 dest 目录下。首先判断 dest 目录是否存在,如果不存在就新建,然后,$< 指代前置文件(src/%.txt), $@ 指代目标文件(dest/%.txt)。

判断和循环

Makefile使用 Bash 语法,完成判断和循环。

ifeq ($(CC),gcc)
  libs=$(libs_for_gcc)
else
  libs=$(normal_libs)
endif 

上面代码判断当前编译器是否 gcc ,然后指定不同的库文件。

LIST = one two three
all:
    for i in $(LIST); do         echo $$i;     done

# 等同于

all:
    for i in one two three; do         echo $i;     done 

上面代码的运行结果。

one
two
three 

函数

Makefile 还可以使用函数,格式如下。

$(function arguments)
# 或者
${function arguments} 

Makefile提供了许多内置函数,可供调用。下面是几个常用的内置函数。

1. shell 函数

shell 函数用来执行 shell 命令

srcfiles := $(shell echo src/{00..99}.txt) 

2. wildcard 函数

wildcard 函数用来在 Makefile 中,替换 Bash 的通配符。

srcfiles := $(wildcard src/*.txt) 

3. subst 函数

subst 函数用来文本替换,格式如下。

$(subst from,to,text) 

下面的例子将字符串"feet on the street"替换成"fEEt on the strEEt"。

$(subst ee,EE,feet on the street) 
comma:= ,
empty:=
# space变量用两个空变量作为标识符,当中是一个空格
space:= $(empty) $(empty)
foo:= a b c
bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
# bar is now `a,b,c'. 

4. patsubst函数

patsubst 函数用于模式匹配的替换,格式如下。

$(patsubst pattern,replacement,text) 

下面的例子将文件名"x.c.c bar.c",替换成"x.c.o bar.o"。

$(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c) 

5. 替换后缀名

替换后缀名函数的写法是:变量名 + 冒号 + 后缀名替换规则。它实际上patsubst函数的一种简写形式。

min: $(OUTPUT:.js=.min.js) 

上面代码的意思是,将变量OUTPUT中的后缀名 .js 全部替换成 .min.js 。

注意

makefile书写主要注意的是:

  1. 编译规则
  2. 依赖关系
  3. 倒推原理
  4. 使用make命令去执行
  5. 如果已经是最新的文件的时候,就不会再去编译执行了
  6. make去读取makefile的时候,是按照依赖文件的顺序去查找并且执行命令的
  7. make在编译的时候,如果发现被编译的文件已经是最新的了,就不会再去编译(减少了编译次数)
  8. make文件是根据被编译文件的时间戳去判断文件是否是当前最新的文件,如果是最新的,那么就会去重新编译,如果不是最新的,就不会去进行编译;
  9. 千万要注意makefile中编译命令前面的分隔符

实例

#Sample
CC := gcc
scriptName := FMindex

$(scriptName): main.o FMindex.o getRank.o BWT.o
	$(CC) -o $@ $^
	@echo DONE!

BWT.o: BWT.c bwt.h
	$(CC) -c $<

getRank.o: getRank.c getRank.h
	$(CC) -c $<

FMindex.o: FMindex.c FMindex.h
	$(CC) -c $<

main.o: main.c
	$(CC) -c $<


.PHONY: clean
clean:
	rm *.o
	rm $(scriptName) 

参考文章

  1. https://www.ruanyifeng.com/blog/2015/02/make.html
  2. https://blog.csdn.net/qq_29924041/article/details/55224446

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