深入理解Linux UNIX軟件包的配置、編譯與安裝

這兩天裝wxWidgets一直裝不上,原來是沒有裝make下載之再學習一下make

從源代碼安裝過軟件的朋友一定對 ./configure && make && make install 安裝三步曲非常熟悉了。然而究竟這個過程中的每一步幕後都發生了些什麼呢?本文將帶領你一探究竟。深入理解這個過程將有助於你在LFS的基礎上玩出自己的花樣來。不過需要說明的是本文對 Makefile 和 make 的講解是相當近視和粗淺的,但是對於理解安裝過程來說足夠了。 

概述 

用一句話來解釋這個過程就是: 


根據源碼包中 Makefile.in 文件的指示,configure 腳本檢查當前的系統環境和配置選項,在當前目錄中生成 Makefile 文件(還有其它本文無需關心的文件),然後 make 程序就按照當前目錄中的 Makefile 文件的指示將源代碼編譯爲二進制文件,最後將這些二進制文件移動(即安裝)到指定的地方(仍然按照 Makefile 文件的指示)。 


由此可見 Makefile 文件是幕後的核心。要深入理解安裝過程,必須首先對 Makefile 文件有充分的瞭解。本文將首先講述 Makefile 與 make ,然後再講述 configure 腳本。並且在講述這兩部分內容時,提供了儘可能詳細的、可以運用於實踐的參考資料。 


Makefile 與 make 

用一句話來概括Makefile 與 make 的關係就是: 

Makefile 包含了所有的規則和目標,而 make 則是爲了完成目標而去解釋 Makefile 規則的工具。 


make 語法 

首先看看 make 的命令行語法: 


make [options] [targets] [VAR=value]... 


[options]是命令行選項,可以用 make --help 命令查看全部,[VAR=value]是在命令行上指定環境變量,這兩個大家都很熟悉,將在稍後詳細講解。而[targets]是什麼呢?字面的意思是" 目標",也就是希望本次 make 命令所完成的任務。憑經驗猜測,這個[targets]大概可以用"ckeck","install"之類(也就是常見的測試和安裝命令)。但是它到底是個啥玩意兒?沒有任何參數的 make 命令是什麼意思?爲什麼在安裝 LFS 工具鏈中的 Perl-5.8.8 軟件包時會出現"make perl utilities"這樣怪異的命令?要回答這些問題必須首先理解 Makefile 文件中的"規則"。 


Makefile 規則 

Makefile 規則包含了文件之間的依賴關係和更新此規則目標所需要的命令。 


一個簡單的 Makefile 規則是這樣寫的: 


TARGET : PREREQUISITES COMMAND 

TARGET 

規則的目標。也就是可以被 make 使用的"目標"。有些目標可以沒有依賴而只有動作(命令行),比如"clean",通常僅僅定義一系列刪除中間文件的命令。同樣,有些目標可以沒有動作而只有依賴,比如"all",通常僅僅用作"終極目標"。 

PREREQUISITES 

規則的依賴。通常一個目標依賴於一個或者多個文件。 

COMMAND 

規則的命令行。一個規則可以有零個或多個命令行。 

OK! 現在你明白[targets]是什麼了,原來它們來自於 Makefile 文件中一條條規則的目標。另外,Makefile文件中第一條規則的目標被稱爲"終極目標",也就是你省略[targets]參數時的目標。 


當你查看一個實際的 Makefile 文件時,你會發現有些規則非常複雜,但是它都符合規則的基本格式。此外,Makefile 文件中通常還包含了除規則以外的其它很多東西,不過本文只關心其中的變量。 

Makefile 變量 

Makefile 中的"變量"更像是 C 語言中的宏,代表一個文本字符串(變量的值),可以用於規則的任何部分。變量的定義很簡單:VAR=value;變量的引用也很簡單:$(VAR) 或者 ${VAR}。變量引用的展開過程是嚴格的文本替換過程,就是說變量值的字符串被精確的展開在變量被引用的地方。比如,若定義:VAR=c,那麼,"$ (VAR) $(VAR)-$(VAR) VAR.$(VAR)"將被展開爲"c c-c VAR.c"。 


雖然在 Makefile 中可以直接使用系統的環境變量,但是也可以通過在 Makefile 中定義同名變量來"遮蓋"系統的環境變量。另一方面,我們可以在調用 make 時使用 -e 參數強制使系統中的環境變量覆蓋 Makefile 中的同名變量,除此之外,在調用 make 的命令行上使用 VAR=value 格式指定的環境變量也可以覆蓋 Makefile 中的同名變量。 


Makefile 實例 

下面看一個簡單的、實際的Makefile文件: 


CC=gccCPPFLAGS=CFLAGS=-O2 -pipeLDFLAGS=-sPREFIX=/usrall : prog1 prog2prog1 : prog1.o $(CC) $(LDFLAGS) -o prog1 prog1.oprog1.o : prog1.c $(CC) -c $(CFLAGS) prog1.cprog2 : prog2.o $(CC) $(CFLAGS) $(LDFLAGS) -o prog2 prog2.oprog2.o : prog2.c $(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) prog2.cclean : rm -f *.{o,a} prog{1,2}install : prog1 prog2 if ( test ! -d $(PREFIX)/bin )  then mkdir -p $(PREFIX)/bin  fi cp -f prog1 $(PREFIX)/bin/prog1 cp -f prog2 $(PREFIX)/bin/prog2check test : prog1 prog2 prog1 < sample1.ref > sample1.rz prog1 < sample2.ref > sample3.rz cmp sample1.ok sample1.rz cmp sample2.ok sample2.rz 

從中可以看出,make 與 make all 以及 make prog1 prog2 三條命令其實是等價的。而常用的 make check 和 make install 也找到了歸屬。同時我們也看到了 Makefile 中的各種變量是如何影響編譯的。針對這個特定的 Makefile ,你甚至可以省略安裝三步曲中的 make 命令而直接使用 make install 進行安裝。 


同樣,爲了使用自定義的編譯參數編譯 prog2 ,我們可以使用 make prog2 CFLAGS="-O3 -march=athlon64" 或 CFLAGS="-O3 -march=athlon64" && make -e prog2 命令達到此目的。 


Makefile 慣例 

下面是Makefile中一些約定俗成的目標名稱及其含義: 


all 

編譯整個軟件包,但不重建任何文檔。一般此目標作爲默認的終極目標。此目標一般對所有源程序的編譯和連接使用"-g"選項,以使最終的可執行程序中包含調試信息。可使用 strip 程序去掉這些調試符號。 

clean 

清除當前目錄下在 make 過程中產生的文件。它不能刪除軟件包的配置文件,也不能刪除 build 時創建的那些文件。 

distclean 

類似於"clean",但增加刪除當前目錄下的的配置文件、build 過程產生的文件。 

info 

產生必要的 Info 文檔。 

check 或 test 

完成所有的自檢功能。在執行檢查之前,應確保所有程序已經被創建(但可以尚未安裝)。爲了進行測試,需要實現在程序沒有安裝的情況下被執行的測試命令。 

install 

完成程序的編譯並將最終的可執行程序、庫文件等拷貝到指定的目錄。此種安裝一般不對可執行程序進行 strip 操作。 

install-strip 

"install"類似,但是會對複製到安裝目錄下的可執行文件進行 strip 操作。 

uninstall 

刪除所有由"install"安裝的文件。 

installcheck 

執行安裝檢查。在執行安裝檢查之前,需要確保所有程序已經被創建並且被安裝。 

installdirs 

創建安裝目錄及其子目錄。它不能更改軟件的編譯目錄,而僅僅是創建程序的安裝目錄。 

下面是 Makefile 中一些約定俗成的變量名稱及其含義: 


這些約定俗成的變量分爲三類。第一類代表可執行程序的名字,例如 CC 代表編譯器這個可執行程序;第二類代表程序使用的參數(多個參數使用空格分開),例如 CFLAGS 代表編譯器執行時使用的參數(一種怪異的做法是直接在 CC 中包含參數);第三類代表安裝目錄,例如 prefix 等等,含義簡單,下面只列出它們的默認值。 


AR 函數庫打包程序,可創建靜態庫.a文檔。默認是"ar"。AS 彙編程序。默認是"as"。CC C編譯程序。默認是"cc"。CXX C++編譯程序。默認是"g++"。CPP C/C++預處理器。默認是"$(CC) -E"。FC Fortran編譯器。默認是"f77"。PC Pascal語言編譯器。默認是"pc"。YACC Yacc文法分析器。默認是"yacc"。ARFLAGS 函數庫打包程序的命令行參數。默認值是"rv"。ASFLAGS 彙編程序的命令行參數。CFLAGS C編譯程序的命令行參數。CXXFLAGS C++編譯程序的命令行參數。CPPFLAGS C/C++預處理器的命令行參數。FFLAGS Fortran編譯器的命令行參數。PFLAGS Pascal編譯器的命令行參數。YFLAGS Yacc文法分析器的命令行參數。LDFLAGS 鏈接器的命令行參數。prefix /usr/localexec_prefix $(prefix)bindir $(exec_prefix)/binsbindir $(exec_prefix)/sbinlibexecdir $(exec_prefix)/libexecdatadir $(prefix)/sharesysconfdir $(prefix)/etcsharedstatedir $(prefix)/comlocalstatedir $(prefix)/varlibdir $(exec_prefix)/libinfodir $(prefix)/infoincludedir $(prefix)/includeoldincludedir $(prefix)/includemandir $(prefix)/mansrcdir 需要編譯的源文件所在的目錄,無默認值 

make 選項 

最後說說 make 的命令行選項(以Make-3.81版本爲準): 


-B, --always-make 

無條件的重建所有規則的目標,而不是根據規則的依賴關係決定是否重建某些目標文件。 

-C DIR, --directory=DIR 

在做任何動作之前先切換工作目錄到 DIR ,然後再執行 make 程序。 

-d 

在 make 執行過程中打印出所有的調試信息。包括:make 認爲那些文件需要重建;那些文件需要比較它們的最後修改時間、比較的結果;重建目標所要執行的命令;使用的隱含規則等。使用該選項我們可以看到 make 構造依賴關係鏈、重建目標過程的所有信息,它等效於"-debug=a"。 

--debug=FLAGS 

在 make 執行過程中打印出調試信息。FLAGS 用於控制調試信息級別: 



輸出所有類型的調試信息 



輸出基本調試信息。包括:那些目標過期、是否重建成功過期目標文件。 



除 b 級別以外還包括:解析的 makefile 文件名,不需要重建文件等。 



除 b 級別以外還包括:所有使用到的隱含規則描述。 



輸出所有執行命令的子進程,包括命令執行的 PID 等。 



輸出 make 讀取、更新、執行 makefile 的信息。 

-e, --environment-overrides 

使用系統環境變量的定義覆蓋 Makefile 中的同名變量定義。 

-f FILE, --file=FILE, --makefile=FILE 

將 FILE 指定爲 Makefile 文件。 

-h, --help 

打印幫助信息。 

-i, --ignore-errors 

忽略規則命令執行過程中的錯誤。 

-I DIR, --include-dir=DIR 

指定包含 Makefile 文件的搜索目錄。使用多個"-I"指定目錄時,搜索目錄按照指定順序進行。 

-j [N], --jobs[=N] 

指定並行執行的命令數目。在沒有指定"-j"參數的情況下,執行的命令數目將是系統允許的最大可能數目。 

-k, --keep-going 

遇見命令執行錯誤時不終止 make 的執行,也就是儘可能執行所有的命令,直到出現致命錯誤才終止。 

-l [N], --load-average[=N], --max-load[=N] 

如果系統負荷超過 LOAD(浮點數),不再啓動新任務。 

-L, --check-symlink-times 

同時考察符號連接的時間戳和它所指向的目標文件的時間戳,以兩者中較晚的時間戳爲準。 

-n, --just-print, --dry-run, --recon 

只打印出所要執行的命令,但並不實際執行命令。 

-o FILE, --old-file=FILE, --assume-old=FILE 

即使相對於它的依賴已經過期也不重建 FILE 文件;同時也不重建依賴於此文件任何文件。 

-p, --print-data-base 

命令執行之前,打印出 make 讀取的 Makefile 的所有數據(包括規則和變量的值),同時打印出 make 的版本信息。如果只需要打印這些數據信息,可以使用 make -qp 命令。查看 make 執行前的預設規則和變量,可使用命令 make –p -f /dev/null 。 

-q, --question 

"詢問模式"。不運行任何命令,並且無輸出,只是返回一個查詢狀態。返回狀態爲 0 表示沒有目標需要重建,1 表示存在需要重建的目標,2 表示有錯誤發生。 

-r, --no-builtin-rules 

取消所有內嵌的隱含規則,不過你可以在 Makefile 中使用模式規則來定義規則。同時還會取消所有支持後追規則的隱含後綴列表,同樣我們也可以在 Makefile 中使用".SUFFIXES"定義我們自己的後綴規則。此選項不會取消 make 內嵌的隱含變量。 

-R, --no-builtin-variables 

取消 make 內嵌的隱含變量,不過我們可以在 Makefile 中明確定義某些變量。注意,此選項同時打開了"-r"選項。因爲隱含規則是以內嵌的隱含變量爲基礎的。 

-s, --silent, --quiet 

不顯示所執行的命令。 

-S, --no-keep-going, --stop 

取消"-k"選項。在遞歸的 make 過程中子 make 通過 MAKEFLAGS 變量繼承了上層的命令行選項。我們可以在子 make 中使用"-S"選項取消上層傳遞的"-k"選項,或者取消系統環境變量 MAKEFLAGS 中的"-k"選項。 

-t, --touch 

更新所有目標文件的時間戳到當前系統時間。防止 make 對所有過時目標文件的重建。 

-v, --version 

打印版本信息。 

-w, --print-directory 

在 make 進入一個目錄之前打印工作目錄。使用"-C"選項時默認打開這個選項。 

--no-print-directory 

取消"-w"選項。可以是用在遞歸的 make 調用過程中,取消"-C"參數將默認打開"-w"。 

-W FILE, --what-if=FILE, --new-file=FILE, --assume-new=FILE 

設定 FILE 文件的時間戳爲當前時間,但不改變文件實際的最後修改時間。此選項主要是爲實現了對所有依賴於 FILE 文件的目標的強制重建。 

--warn-undefined-variables 

在發現 Makefile 中存在對未定義的變量進行引用時給出告警信息。此功能可以幫助我們調試一個存在多級套嵌變量引用的複雜 Makefile 。但是:我們建議在書寫 Makefile 時儘量避免超過三級以上的變量套嵌引用。 

configure 

此階段的主要目的是生成 Makefile 文件,是最關鍵的運籌帷幄階段,基本上所有可以對安裝過程進行的個性化調整都集中在這一步。 


configure 腳本能夠對 Makefile 中的哪些內容產生影響呢?基本上可以這麼說:所有內容,包括本文最關心的 Makefile 規則與 Makefile 變量。那麼又是哪些因素影響着最終生成的 Makefile 文件呢?答曰:系統環境和配置選項。 


配置選項的影響是顯而易見的。但是"系統環境"的概念卻很寬泛,包含很多方面內容,不過我們這裏只關心環境變量,具體說來就是將來會在 Makefile 中使用到的環境變量以及與 Makefile 中的變量同名的環境變量。 


通用 configure 語法 

在進一步講述之前,先看看 configure 腳本的語法,一般有兩種: 


configure [OPTIONS] [VAR=value]... 


configure [OPTIONS] [HOST] 


不管是哪種語法,我們都可以用 configure --help 查看所有可用的[OPTIONS],並且通常在結尾部分還能看到這個腳本所關心的環境變量有哪些。在本文中將對這兩種語法進行合併,使用下面這種簡化的語法: 


configure [OPTIONS] 


這種語法能夠被所有的 configure 腳本所識別,同時也能通過設置環境變量和使用特定的[OPTIONS]完成上述兩種語法的一切功能。 


通用 configure 選項 

雖然每個軟件包的 configure 腳本千差萬別,但是它們卻都有一些共同的選項,也基本上都遵守相同的選項語法。 


腳本自身選項 

--help 

顯示幫助信息。 

--version 

顯示版本信息。 

--cache-file=FILE 

在FILE文件中緩存測試結果(默認禁用)。 

--no-create 

configure腳本運行結束後不輸出結果文件,常用於正式編譯前的測試。 

--quiet, --silent 

不顯示腳本工作期間輸出的"checking ..."消息。 

目錄選項 

--srcdir=DIR 

源代碼文件所在目錄,默認爲configure腳本所在目錄或其父目錄。 

--prefix=PREFIX 

體系無關文件的頂級安裝目錄PREFIX ,默認值一般是 /usr/local 或 /usr/local/pkgName 

--exec-prefix=EPREFIX 

體系相關文件的頂級安裝目錄EPREFIX ,默認值一般是 PREFIX 

--bindir=DIR 

用戶可執行文件的存放目錄DIR ,默認值一般是 EPREFIX/bin 

--sbindir=DIR 

系統管理員可執行目錄DIR ,默認值一般是 EPREFIX/sbin 

--libexecdir=DIR 

程序可執行目錄DIR ,默認值一般是 EPREFIX/libexec 

--datadir=DIR 

通用數據文件的安裝目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/share 

--sysconfdir=DIR 

只讀的單一機器數據目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/etc 

--sharedstatedir=DIR 

可寫的體系無關數據目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/com 

--localstatedir=DIR 

可寫的單一機器數據目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/var 

--libdir=DIR 

庫文件的安裝目錄DIR ,默認值一般是 EPREFIX/lib 

--includedir=DIR 

C頭文件目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/include 

--oldincludedir=DIR 

非gcc的C頭文件目錄DIR ,默認值一般是 /usr/include 

--infodir=DIR 

Info文檔的安裝目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/info 

--mandir=DIR 

Man文檔的安裝目錄DIR ,默認值一般是 PREFIX/man 

體系結構選項 

玩交叉編譯的朋友對這些選項已經很熟悉了,並且對於通常的交叉編譯情況而言,HOST == BUILD != TARGET 。但是對於不使用交叉編譯的朋友也不必擔心,將它們三個都設爲相同即可。 


--host=HOST 

運行工具鏈的機器,默認是 config.guess 腳本的輸出結果。 

--build=BUILD 

用來建立工具鏈的機器,默認值是 HOST 

--target=TARGET 

工具鏈所生成的二進制代碼最終運行的機器,默認值是 HOST 

特性選項 

--enable-FEATURE 

啓用FEATURE特性 

--disable-FEATURE 

禁用FEATURE特性 

--with-PACKAGE[=DIR] 

啓用附加軟件包PACKAGE,亦可同時指定PACKAGE所在目錄DIR 

--without-PACKAGE 

禁用附加軟件包PACKAGE 

通用環境變量 

除了上述通用的選項外,下列環境變量影響着最終生成的 Makefile 文件: 


CPP 

C預處理器命令 

CXXCPP 

C++預處理器命令 

CPPFLAGS 

C/C++預處理器命令行參數 

CC 

C編譯器命令 

CFLAGS 

C編譯器命令行參數 

CXX 

C++編譯器命令 

CXXFLAGS 

C++編譯器命令行參數 

LDFLAGS 

連接器命令行參數 

至於設置這些環境變量的方法,你可以將它們 export 爲全局變量在全局範圍內使用,也可以在命令行上使用 [VAR=value]...  

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