make與makefile

前言

  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?不帶任何"目標"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(TARGET)。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(通常爲"all")。

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=gcc

CPPFLAGS=

CFLAGS=-O2 -pipe

LDFLAGS=-s

PREFIX=/usr

all : prog1 prog2

prog1 : prog1.o

$(CC) $(LDFLAGS) -o prog1 prog1.o

prog1.o : prog1.c

$(CC) -c $(CFLAGS) prog1.c

prog2 : prog2.o

$(CC) $(CFLAGS) $(LDFLAGS) -o prog2 prog2.o

prog2.o : prog2.c

$(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) prog2.c

clean :

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/prog2

check 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

和"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/local

exec_prefix $(prefix)

bindir $(exec_prefix)/bin

sbindir $(exec_prefix)/sbin

libexecdir $(exec_prefix)/libexec

datadir $(prefix)/share

sysconfdir $(prefix)/etc

sharedstatedir $(prefix)/com

localstatedir $(prefix)/var

libdir $(exec_prefix)/lib

infodir $(prefix)/info

includedir $(prefix)/include

oldincludedir $(prefix)/include

mandir $(prefix)/man

srcdir 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:

a

輸出所有類型的調試信息

b

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。

v

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

i

除 b 級別以外還包括:所有使用到的隱含規則描述。

j

輸出所有執行命令的子進程,包括命令執行的 PID 等。

m

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。

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]... configure [OPTIONS] 的語法局部使用。此處就不詳細描述了

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