makefile文件編寫

簡介

或許很多Winodws的程序員都不知道這個東西，是因爲那些Windows的IDE都爲你做了這個工作，但是要成爲一個好的或者professional的程序員，掌握和了解makefile還很有必要的。這就好像現在有這麼多的HTML的編輯器，但如果你想成爲一個專業人士，你還是要了解HTML的標識的含義。特別是在Unix下的軟件編譯，你就不得不自己寫makefile了，會不會寫makefile，從一個側面說明了一個人是否具備完成大型工程的能力。

因爲，makefile關係到了整個工程的編譯規則。一個工程中的源文件不計數，其按類型、功能、模塊分別放在若干個目錄中，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，甚至於進行更復雜的功能操作，因爲makefile就像一個Shell腳本一樣，其中也可以執行操作系統的命令。

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。make是一個命令工具，是一個解釋makefile中指令的命令工具，一般來說，大多數的IDE都有這個命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可見，makefile都成爲了一種在工程方面的編譯方法。

關於程序的編譯和連接

一般來說，無論是C、C++、還是pas，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）。然後再把大量的Object File合成執行文件，這個動作叫作鏈接（link）。

1. 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。一般來說，每個源文件都應該對應於一箇中間目標文件（O文件或是OBJ文件）。

2. 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。

總結一下，源文件首先會生成中間目標文件，再由中間目標文件生成執行文件。在編譯時，編譯器只檢測程序語法，和函數、變量是否被聲明。如果函數未被聲明，編譯器會給出一個警告，但可以生成Object File。而在鏈接程序時，鏈接器會在所有的Object File中找尋函數的實現，如果找不到，那到就會報鏈接錯誤碼（Linker Error），在VC下，這種錯誤一般是：Link 2001錯誤，意思說是說，鏈接器未能找到函數的實現。你需要指定函數的Object File.

makefile介紹

make命令執行時，需要一個Makefile文件，以告訴make命令需要怎麼樣的去編譯和鏈接程序。

首先，我們用一個示例來說明Makefile的書寫規則。以便給大家一個感興認識。這個示例來源於GNU的make使用手冊，在這個示例中，我們的工程有8個C文件，和3個頭文件，我們要寫一個Makefile來告訴make命令如何編譯和鏈接這幾個文件。我們的規則是：
1. 如果這個工程沒有編譯過，那麼我們的所有C文件都要編譯並被鏈接。

1. 如果這個工程的某幾個C文件被修改，那麼我們只編譯被修改的C文件，並鏈接目標程序。

2. 如果這個工程的頭文件被改變了，那麼我們需要編譯引用了這幾個頭文件的C文件，並鏈接目標程序。

只要我們的Makefile寫得夠好，所有的這一切，我們只用一個make命令就可以完成，make命令會自動智能地根據當前的文件修改的情況來確定哪些文件需要重編譯，從而自己編譯所需要的文件和鏈接目標程序。

Makefile的規則

在講述這個Makefile之前，還是讓我們先來粗略地看一看Makefile的規則。

target … : prerequisites …
command
…
…

target也就是一個目標文件，可以是Object File，也可以是執行文件。還可以是一個標籤（Label），對於標籤這種特性，在後續的“僞目標”章節中會有敘述。

prerequisites就是，要生成那個target所需要的文件或是目標。

command也就是make需要執行的命令。（任意的Shell命令）

這是一個文件的依賴關係，也就是說，target這一個或多個的目標文件依賴於prerequisites中的文件，其生成規則定義在command中。說白一點就是說，prerequisites中如果有一個以上的文件比target文件要新的話，command所定義的命令就會被執行。這就是Makefile的規則。也就是Makefile中最核心的內容。

makefile示例

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

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。那麼，

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，並把這個文件作爲最終的目標文件。

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，那麼，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，那麼make會在當前文件中找目標爲.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文件生成make的終極任務，也就是執行文件edit了。

這就是整個make的依賴性，make會一層又一層地去找文件的依賴關係，直到最終編譯出第一個目標文件。在找尋的過程中，如果出現錯誤，比如最後被依賴的文件找不到，那麼make就會直接退出，並報錯，而對於所定義的命令的錯誤，或是編譯不成功，make根本不理。make只管文件的依賴性，即，如果在我找了依賴關係之後，冒號後面的文件還是不在，那麼對不起，我就不工作啦。

通過上述分析，我們知道，像clean這種，沒有被第一個目標文件直接或間接關聯，那麼它後面所定義的命令將不會被自動執行，不過，我們可以顯示要make執行。即命令——”make clean”，以此來清除所有的目標文件，以便重編譯。

於是在我們編程中，如果這個工程已被編譯過了，當我們修改了其中一個源文件，比如file.c，那麼根據我們的依賴性，我們的目標file.o會被重編譯（也就是在這個依性關係後面所定義的命令），於是file.o的文件也是最新的啦，於是file.o的文件修改時間要比edit要新，所以edit也會被重新鏈接了（詳見edit目標文件後定義的命令）。

而如果我們改變了”command.h”，那麼，kdb.o、command.o和files.o都會被重編譯，並且，edit會被重鏈接。

一個簡短的舉例

/* hellomake.c */
#include <hellomake.h>

int main() {
  /* code */
  myPrintHelloMake();
  return 0;
}

/* hellomake.h */
/*
 * example include file
 */

void myPrintHelloMake();

/* hellofun.c */
#include <stdio.h>
#include <hellomake.h>

void myPrintHelloMake() {
  /* code */
  printf("Hello makefiles!\n");
  return;
}

1. 正常情況下的gcc編譯

gcc -o hellomake hellomake.c hellofun.c -I.

1. 第一種方法使用

vi makefile

hellomake: hellomake.c hellofun.c
    gcc -o hellomake hellomake.c hellofun.c -I.

1. 第二種方法使用

vi makefile

CC=gcc
CFLAGS=-I.

hellomake: hellomake.o hellofun.o
    $(CC) -o hellomake hellomake.o hellofun.o

1. 第三種方法使用

vi makefile

CC=gcc
CFLAGS=-I.
DEPS=hellomake.h

%.o: %.c $(DEPS)
    $(CC) -c -o $@ $< $(CFLAGS)

hellomake: hellomake.o hellofun.o
    $(CC) -o hellomake hellomake.o hellofun.o

1. 第四種方法使用

vi makefile

CC=gcc
CFLAGS=-I.
DEPS=hellomake.h
OBJ=hellomake.o hellofun.o

%.o: %.c $(DEPS)
    $(CC) -c -o $@ $< $(CFLAGS)

hellomake: $(OBJ)
    $(CC) -o $@ $^ $(CFLAGS)

1. 第五種方法使用

vi makefile

CC=gcc
CFLAGS=-I.
DEPS=hellomake.h

%.o: %.c $(DEPS)
    $(CC) -c -o $@ $< $(CFLAGS)

hellomake: hellomake.o hellofun.o
    $(CC) -o hellomake hellomake.o hellofun.o

1. 第六種方法使用

vi makefile

IDIR=../include
CC=gcc
CFLAGS=-I$(IDIR)

ODIR=obj
LDIR=../lib

LIBS=-lm

_DEPS=hellomake.h
DEPS=$(patsubst %, $(IDIR)/%,$(_DEPS))

_OBJ=hellomake.o hellofun.o
OBJ=$(patsubst %,$(ODIR)/%,$(_OBJ))

$(ODIR)/%.o: %.c $(DEPS)
    $(CC) -o $@ $^ $(CFLAGS) $(LIBS)

.PHONY:clean

clean:
    rm -rf $(ODIR)/*.o *~ core $(INCDIR)/*~

DEPS=hellomake.h

%.o: %.c $(DEPS)
    $(CC) -c -o $@ $< $(CFLAGS)

hellomake: $(OBJ)
    $(CC) -o $@ $^ $(CFLAGS)