GNU make 和 makefile

GNU make 和 makefile

1.9.1?GNU make
在大型的開發項目中，通常有幾十到上百個的源文件，如果每次均手工鍵入 gcc 命令進行編譯的話，則會
非常不方便。因此，人們通常利用 make 工具來自動完成編譯工作。這些工作包括：如果僅修改了某幾個
源文件，則只重新編譯這幾個源文件；如果某個頭文件被修改了，則重新編譯所有包含該頭文件的源文件。
利用這種自動編譯可大大簡化開發工作，避免不必要的重新編譯。
實際上，make 工具通過一個稱爲 makefile 的文件來完成並自動維護編譯工作。makefile 需要按照某種
語法進行編寫，其中說明了如何編譯各個源文件並連接生成可執行文件，並定義了源文件之間的依賴關係。
當修改了其中某個源文件時，如果其他源文件依賴於該文件，則也要重新編譯所有依賴該文件的源文件。
makefile 文件是許多編譯器，包括 Windows NT 下的編譯器維護編譯信息的常用方法，只是在集成開發環
境中，用戶通過友好的界面修改 makefile 文件而已。
默認情況下，GNU make 工具在當前工作目錄中按如下順序搜索 makefile：
* GNUmakefile
* makefile
* Makefile
在 UNIX 系統中，習慣使用 Makefile 作爲 makfile 文件。如果要使用其他文件作爲 makefile，則可利用類
似下面的 make 命令選項指定 makefile 文件：
$ make -f Makefile.debug

1.9.2?makefile 基本結構
makefile 中一般包含如下內容：
* 需要由 make 工具創建的項目，通常是目標文件和可執行文件。通常使用“目標（target）”一詞來表示
要創建的項目。
* 要創建的項目依賴於哪些文件。
* 創建每個項目時需要運行的命令。
例如，假設你現在有一個 C++ 源文件 test.C，該源文件包含有自定義的頭文件 test.h，則目標文件 test.o
明確依賴於兩個源文件：test.C 和 test.h。另外，你可能只希望利用 g++ 命令來生成 test.o 目標文件。
這時，就可以利用如下的 makefile 來定義 test.o 的創建規則：

# This makefile just is a example.
# The following lines indicate how test.o depends
# test.C and test.h, and how to create test.o

test.o: test.C test.h
? g++ -c -g test.C

從上面的例子注意到，第一個字符爲 # 的行爲註釋行。第一個非註釋行指定 test.o 爲目標，並且依賴於
test.C 和 test.h 文件。隨後的行指定了如何從目標所依賴的文件建立目標。
當 test.C 或 test.h 文件在編譯之後又被修改，則 make 工具可自動重新編譯 test.o，如果在前後兩次
編譯之間，test.C 和 test.h 均沒有被修改，而且 test.o 還存在的話，就沒有必要重新編譯。這種依賴
關係在多源文件的程序編譯中尤其重要。通過這種依賴關係的定義，make 工具可避免許多不必要的編譯工
作。當然，利用 Shell 腳本也可以達到自動編譯的效果，但是，Shell 腳本將全部編譯任何源文件，包括
哪些不必要重新編譯的源文件，而 make 工具則可根據目標上一次編譯的時間和目標所依賴的源文件的更新
時間而自動判斷應當編譯哪個源文件。
一個 makefile 文件中可定義多個目標，利用 make target 命令可指定要編譯的目標，如果不指定目標，
則使用第一個目標。通常，makefile 中定義有 clean 目標，可用來清除編譯過程中的中間文件，例如：
clean:
? rm -f *.o
運行 make clean 時，將執行 rm -f *.o 命令，最終刪除所有編譯過程中產生的所有中間文件。

1.9.3?makefile 變量
GNU 的 make 工具除提供有建立目標的基本功能之外，還有許多便於表達依賴性關係以及建立目標的命令的特
色。其中之一就是變量或宏的定義能力。如果你要以相同的編譯選項同時編譯十幾個 C 源文件，而爲每個目
標的編譯指定冗長的編譯選項的話，將是非常乏味的。但利用簡單的變量定義，可避免這種乏味的工作：

# Define macros for name of compiler
CC = gcc

# Define a macr o for the CC flags
CFLAGS = -D_DEBUG -g -m486

# A rule for building a object file
test.o: test.c test.h
? $(CC) -c $(CFLAGS) test.c

在上面的例子中，CC 和 CFLAGS 就是 make 的變量。GNU make 通常稱之爲變量，而其他 UNIX 的 make
工具稱之爲宏，實際是同一個東西。在 makefile 中引用變量的值時，只需變量名之前添加 $ 符號，如
上面的 $(CC) 和 $(CFLAGS)。

1.9.4?GNU make 的主要預定義變量
GNU make 有許多預定義的變量，這些變量具有特殊的含義，可在規則中使用。表 1-5 給出了一些主要的
預定義變量，除這些變量外，GNU make 還將所有的環境變量作爲自己的預定義變量。

??????????? 表 1-5?GNU make 的主要預定義變量
預定義變量???????????含義
$*???????不包含擴展名的目標文件名稱。
$+???????所有的依賴文件，以空格分開，並以出現的先後爲序，可能包含重複的依賴文件。
$<???????第一個依賴文件的名稱。
$????????所有的依賴文件，以空格分開，這些依賴文件的修改日期比目標的創建日期晚。
$@???????目標的完整名稱。
$^???????所有的依賴文件，以空格分開，不包含重複的依賴文件。
$%???????如果目標是歸檔成員，則該變量表示目標的歸檔成員名稱。例如，如果目標名稱
??????? 爲 mytarget.so(p_w_picpath.o)，則 $@ 爲 mytarget.so，而 $% 爲 p_w_picpath.o。
AR???????歸檔維護程序的名稱，默認值爲 ar。
ARFLAGS???? 歸檔維護程序的選項。
AS???????彙編程序的名稱，默認值爲 as。
ASFLAGS???? 彙編程序的選項。
CC???????C 編譯器的名稱，默認值爲 cc。
CCFLAGS???? C 編譯器的選項。
CPP?????? C 預編譯器的名稱，默認值爲 $(CC) -E。
CPPFLAGS????C 預編譯的選項。
CXX?????? C++ 編譯器的名稱，默認值爲 g++。
CXXFLAGS????C++ 編譯器的選項。
FC???????FORTRAN 編譯器的名稱，默認值爲 f77。
FFLAGS?????FORTRAN 編譯器的選項。

1.9.5?隱含規則
GNU make 包含有一些內置的或隱含的規則，這些規則定義瞭如何從不同的依賴文件建立特定類型的目標。
GNU make 支持兩種類型的隱含規則：
* 後綴規則（Suffix Rule）。後綴規則是定義隱含規則的老風格方法。後綴規則定義了將一個具有某個
後綴的文件（例如，.c 文件）轉換爲具有另外一種後綴的文件（例如，.o 文件）的方法。每個後綴規
則以兩個成對出現的後綴名定義，例如，將 .c 文件轉換爲 .o 文件的後綴規則可定義爲：

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

* 模式規則（pattern rules）。這種規則更加通用，因爲可以利用模式規則定義更加複雜的依賴性規則。
模式規則看起來非常類似於正則規則，但在目標名稱的前面多了一個 % 號，同時可用來定義目標和依賴
文件之間的關係，例如下面的模式規則定義瞭如何將任意一個 X.c 文件轉換爲 X.o 文件：

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


1.9.6?makefile 範例

1.9.7?運行 make
我們知道，直接在 make 命令的後面鍵入目標名可建立指定的目標，如果直接運行 make，則建立第一個
目標。我們還知道可以用 make -f mymakefile 這樣的命令指定 make 使用特定的 makefile，而不是
默認的 GNUmakefile、makefile 或 Makefile。但 GNU make 命令還有一些其他選項，表 1-6 給出了
這些選項。

??????????? 表 1-6?GNU make 命令的常用命令行選項

命令行選項???????含義
-C DIR???????在讀取 makefile 之前改變到指定的目錄 DIR。
-f FILE?????? 以指定的 FILE 文件作爲 makefile。
-h?????????顯示所有的 make 選項。
-i?????????忽略所有的命令執行錯誤。
-I DIR???????當包含其他 makefile 文件時，可利用該選項指定搜索目錄。
-n?????????只打印要執行的命令，但不執行這些命令。
-p?????????顯示 make 變量數據庫和隱含規則。
-s?????????在執行命令時不顯示命令。
-w?????????在處理 makefile 之前和之後，顯示工作目錄。
-W FILE?????? 假定文件 FILE 已經被修改。