Makefile 及其工作原理

用这个方便的工具来更有效的运行和编译你的程序。
当你需要在一些源文件改变后运行或更新一个任务时，通常会用到

make

工具。

make

工具需要读取一个

Makefile

（或

makefile

）文件，在该文件中定义了一系列需要执行的任务。你可以使用

make

来将源代码编译为可执行程序。大部分开源项目会使用

make

来实现最终的二进制文件的编译，然后使用

make install

命令来执行安装。
本文将通过一些基础和进阶的示例来展示

make

和

Makefile

的使用方法。在开始前，请确保你的系统中安装了

make

。

基础示例

依然从打印 “Hello World” 开始。首先创建一个名字为

myproject

的目录，目录下新建

Makefile

文件，文件内容为：

say_hello:        echo "Hello World"

在

myproject

目录下执行

make

，会有如下输出：

$ makeecho "Hello World"Hello World

在上面的例子中，“say_hello” 类似于其他编程语言中的函数名。这被称之为目标target。在该目标之后的是预置条件或依赖。为了简单起见，我们在这个示例中没有定义预置条件。

echo ‘Hello World'

命令被称为步骤recipe。这些步骤基于预置条件来实现目标。目标、预置条件和步骤共同构成一个规则。
总结一下，一个典型的规则的语法为：

目标: 预置条件<TAB> 步骤

作为示例，目标可以是一个基于预置条件（源代码）的二进制文件。另一方面，预置条件也可以是依赖其他预置条件的目标。

final_target: sub_target final_target.c        Recipe_to_create_final_target        sub_target: sub_target.c        Recipe_to_create_sub_target

目标并不要求是一个文件，也可以只是步骤的名字，就如我们的例子中一样。我们称之为“伪目标”。
再回到上面的示例中，当

make

被执行时，整条指令

echo "Hello World"

都被显示出来，之后才是真正的执行结果。如果不希望指令本身被打印处理，需要在

echo

前添加

@

。

say_hello:        @echo "Hello World"

重新运行

make

，将会只有如下输出：

$ makeHello World

接下来在

Makefile

中添加如下伪目标：

generate

和

clean

：

say_hello:        @echo "Hello World"generate:        @echo "Creating empty text files..."        touch file-{1..10}.txtclean:        @echo "Cleaning up..."        rm *.txt

随后当我们运行

make

时，只有

say_hello

这个目标被执行。这是因为

Makefile

中的第一个目标为默认目标。通常情况下会调用默认目标，这就是你在大多数项目中看到

all

作为第一个目标而出现。

all

负责来调用它他的目标。我们可以通过

.DEFAULT_GOAL

这个特殊的伪目标来覆盖掉默认的行为。
在

Makefile

文件开头增加

.DEFAULT_GOAL

：

.DEFAULT_GOAL := generate

make

会将

generate

作为默认目标：

$ makeCreating empty text files...touch file-{1..10}.txt

顾名思义，

.DEFAULT_GOAL

伪目标仅能定义一个目标。这就是为什么很多

Makefile

会包括

all

这个目标，这样可以调用多个目标。
下面删除掉

.DEFAULT_GOAL

，增加

all

目标：

all: say_hello generatesay_hello:        @echo "Hello World"generate:        @echo "Creating empty text files..."        touch file-{1..10}.txtclean:        @echo "Cleaning up..."        rm *.txt

运行之前，我们再增加一些特殊的伪目标。

.PHONY

用来定义这些不是文件的目标。

make

会默认调用这些伪目标下的步骤，而不去检查文件名是否存在或最后修改日期。完整的

Makefile

如下：

.PHONY: all say_hello generate cleanall: say_hello generatesay_hello:        @echo "Hello World"generate:        @echo "Creating empty text files..."        touch file-{1..10}.txtclean:        @echo "Cleaning up..."        rm *.txt

make

命令会调用

say_hello

和

generate

：

$ makeHello WorldCreating empty text files...touch file-{1..10}.txt

clean

不应该被放入

all

中，或者被放入第一个目标中。

clean

应当在需要清理时手动调用，调用方法为

make clean

。

$ make cleanCleaning up...rm *.txt

现在你应该已经对

Makefile

有了基础的了解，接下来我们看一些进阶的示例。

进阶示例

变量

在之前的实例中，大部分目标和预置条件是已经固定了的，但在实际项目中，它们通常用变量和模式来代替。
定义变量最简单的方式是使用

=

操作符。例如，将命令

gcc

赋值给变量

CC

：

CC = gcc

这被称为递归扩展变量，用于如下所示的规则中：

hello: hello.c    ${CC} hello.c -o hello

你可能已经想到了，这些步骤将会在传递给终端时展开为：

gcc hello.c -o hello

${CC}

和

$(CC)

都能对

gcc

进行引用。但如果一个变量尝试将它本身赋值给自己，将会造成死循环。让我们验证一下：

CC = gccCC = ${CC}all:    @echo ${CC}

此时运行

make

会导致：

$ makeMakefile:8: *** Recursive variable 'CC' references itself (eventually).  Stop.

为了避免这种情况发生，可以使用

:=

操作符（这被称为简单扩展变量）。以下代码不会造成上述问题：

CC := gccCC := ${CC}all:    @echo ${CC}

模式和函数

下面的

Makefile

使用了变量、模式和函数来实现所有 C 代码的编译。我们来逐行分析下：

# Usage:# make        # compile all binary# make clean  # remove ALL binaries and objects.PHONY = all cleanCC = gcc                        # compiler to useLINKERFLAG = -lmSRCS := $(wildcard *.c)BINS := $(SRCS:%.c=%)all: ${BINS}%: %.o        @echo "Checking.."        ${CC} ${LINKERFLAG} $< -o $@%.o: %.c        @echo "Creating object.."        ${CC} -c $<clean:        @echo "Cleaning up..."        rm -rvf *.o ${BINS}

以

#

开头的行是评论。

.PHONY = all clean

行定义了

all

和

clean

两个伪目标。
变量

LINKERFLAG

定义了在步骤中

gcc

命令需要用到的参数。

SRCS := $(wildcard *.c)

：

$(wildcard pattern)

是与文件名相关的一个函数。在本示例中，所有 “.c”后缀的文件会被存入

SRCS

变量。

BINS := $(SRCS:%.c=%)

：这被称为替代引用。本例中，如果

SRCS

的值为

'foo.c bar.c'

，则

BINS

的值为

'foo bar'

。

all: ${BINS}

行：伪目标

all

调用

${BINS}

变量中的所有值作为子目标。
规则：

%: %.o  @echo "Checking.."  ${CC} ${LINKERFLAG} $< -o $@

下面通过一个示例来理解这条规则。假定

foo

是变量

${BINS}

中的一个值。

%

会匹配到

foo

（

%

匹配任意一个目标）。下面是规则展开后的内容：

foo: foo.o  @echo "Checking.."  gcc -lm foo.o -o foo

如上所示，

%

被

foo

替换掉了。

$<

被

foo.o

替换掉。

$<

用于匹配预置条件，

$@

匹配目标。对

${BINS}

中的每个值，这条规则都会被调用一遍。

规则：

%.o: %.c  @echo "Creating object.."  ${CC} -c $<

之前规则中的每个预置条件在这条规则中都会都被作为一个目标。下面是展开后的内容：

foo.o: foo.c  @echo "Creating object.."  gcc -c foo.c

最后，在

clean

目标中，所有的二进制文件和编译文件将被删除。

下面是重写后的

Makefile

，该文件应该被放置在一个有

foo.c

文件的目录下：

# Usage:# make        # compile all binary# make clean  # remove ALL binaries and objects.PHONY = all cleanCC = gcc                        # compiler to useLINKERFLAG = -lmSRCS := foo.cBINS := fooall: foofoo: foo.o        @echo "Checking.."        gcc -lm foo.o -o foofoo.o: foo.c        @echo "Creating object.."        gcc -c foo.cclean:        @echo "Cleaning up..."        rm -rvf foo.o foo

关于

Makefile

的更多信息，GNU Make 手册提供了更完整的说明和实例。

via: https://opensource.com/article/18/8/what-how-makefile