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makefile详解(7)

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3、自动化变量


在上述的模式规则中,目标和依赖文件都是一系例的文件,那么我们如何书写一个命
令来完成从不同的依赖文件生成相应的目标?因为在每一次的对模式规则的解析时,
都会是不同的目标和依赖文件。


自动化变量就是完成这个功能的。在前面,我们已经对自动化变量有所提涉,相信你看
到这里已对它有一个感性认识了。所谓自动化变量,就是这种变量会把模式中所定义的
一系列的文件自动地挨个取出,直至所有的符合模式的文件都取完了。这种自动化变量
只应出现在规则的命令中。


下面是所有的自动化变量及其说明:


$@
表示规则中的目标文件集。在模式规则中,如果有多个目标,那么,"$@"就是匹配于
目标中模式定义的集合。


$%
仅当目标是函数库文件中,表示规则中的目标成员名。例如,如果一个目标是"foo.a
(bar.o)",那么,"$%"就是"bar.o","$@"就是"foo.a"。如果目标不是函数库文件(Unix
下是[.a],Windows下是[.lib]),那么,其值为空。


$<
依赖目标中的第一个目标名字。如果依赖目标是以模式(即"%")定义的,那么"$<"将
是符合模式的一系列的文件集。注意,其是一个一个取出来的。


$?
所有比目标新的依赖目标的集合。以空格分隔。

$^
所有的依赖目标的集合。以空格分隔。如果在依赖目标中有多个重复的,那个这个变量
会去除重复的依赖目标,只保留一份。


$+
这个变量很像"$^",也是所有依赖目标的集合。只是它不去除重复的依赖目标。


$*
这个变量表示目标模式中"%"及其之前的部分。如果目标是"dir/a.foo.b",并且目标的模
式是"a.%.b",那么,"$*"的值就是"dir/a.foo"。这个变量对于构造有关联的文件名是比
较有较。如果目标中没有模式的定义,那么"$*"也就不能被推导出,但是,如果目标文
件的后缀是make所识别的,那么"$*"就是除了后缀的那一部分。例如:如果目标
是"foo.c",因为".c"是make所能识别的后缀名,所以,"$*"的值就是"foo"。这个特性
是GNUmake的,很有可能不兼容于其它版本的make,所以,你应该尽量避免使用"$
*",除非是在隐含规则或是静态模式中。如果目标中的后缀是 make 所不能识别的,那
么"$*"就是空值。


当你希望只对更新过的依赖文件进行操作时,"$?"在显式规则中很有用,例如,假设
有一个函数库文件叫"lib",其由其它几个object文件更新。那么把object文件打包的比
较有效率的Makefile规则是:


lib : foo.o bar.o lose.o win.o
ar r lib $?


在上述所列出来的自动量变量中。四个变量($@、$<、$%、$*)在扩展时只会有一个文
件,而另三个的值是一个文件列表。这七个自动化变量还可以取得文件的目录名或是在
当前目录下的符合模式的文件名,只需要搭配上"D"或"F"字样。这是GNUmake中老版
本的特性,在新版本中,我们使用函数"dir"或"notdir"就可以做到了。"D"的含义就是
Directory,就是目录,"F"的含义就是 File,就是文件。


下面是对于上面的七个变量分别加上"D"或是"F"的含义:


$(@D)
表示"$@"的目录部分(不以斜杠作为结尾),如果"$@"值是"dir/foo.o",那
么"$(@D)"就是"dir",而如果"$@"中没有包含斜杠的话,其值就是"."(当前目录)。


$(@F)
表 示 "$@" 的 文 件 部 分 , 如 果 "$@" 值 是 "dir/foo.o" , 那 么 "$(@F)" 就
是"foo.o","$(@F)"相当于函数"$(notdir$@)"。


"$(*D)"
"$(*F)"
和上面所述的同理,也是取文件的目录部分和文件部分。对于上面的那个例

子,"$(*D)"返回"dir",而"$(*F)"返回"foo"


"$(%D)"
"$(%F)"
分别表示了函数包文件成员的目录部分和文件部分。这对于形同"archive(member)"形式
的目标中的"member"中包含了不同的目录很有用。


"$(<D)"
"$(<F)"
分别表示依赖文件的目录部分和文件部分。


"$(^D)"
"$(^F)"
分别表示所有依赖文件的目录部分和文件部分。(无相同的)


"$(+D)"
"$(+F)"
分别表示所有依赖文件的目录部分和文件部分。(可以有相同的)


"$(?D)"
"$(?F)"
分别表示被更新的依赖文件的目录部分和文件部分。


最后想提醒一下的是,对于"$<",为了避免产生不必要的麻烦,我们最好给$后面的那
个特定字符都加上圆括号,比如,"$(<)"就要比"$<"要好一些。


还得要注意的是,这些变量只使用在规则的命令中,而且一般都是"显式规则"和"静态
模式规则"(参见前面"书写规则"一章)。其在隐含规则中并没有意义。


4、模式的匹配


一般来说,一个目标的模式有一个有前缀或是后缀的"%",或是没有前后缀,直接就
是一个"%"。因为"%"代表一个或多个字符,所以在定义好了的模式中,我们把"%"所匹
配的内容叫做"茎",例如"%.c"所匹配的文件"test.c"中"test"就是"茎"。因为在目标和依
赖目标中同时有"%"时,依赖目标的"茎"会传给目标,当做目标中的"茎"。


当一个模式匹配包含有斜杠(实际也不经常包含)的文件时,那么在进行模式匹配时,
目录部分会首先被移开,然后进行匹配,成功后,再把目录加回去。在进行"茎"的传递
时,我们需要知道这个步骤。例如有一个模式"e%t",文件"src/eat"匹配于该模式,于
是"src/a"就是其"茎",如果这个模式定义在依赖目标中,而被依赖于这个模式的目标中
又有个模式"c%r",那么,目标就是"src/car"。("茎"被传递)


5、重载内建隐含规则

你可以重载内建的隐含规则(或是定义一个全新的),例如你可以重新构造和内建隐
含规则不同的命令,如:


%.o : %.c
$(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -D$(date)


你可以取消内建的隐含规则,只要不在后面写命令就行。如:


%.o : %.s


同样,你也可以重新定义一个全新的隐含规则,其在隐含规则中的位置取决于你在哪
里写下这个规则。朝前的位置就靠前。


六、老式风格的"后缀规则"


后缀规则是一个比较老式的定义隐含规则的方法。后缀规则会被模式规则逐步地取代。
因为模式规则更强更清晰。为了和老版本的Makefile兼容,GNUmake同样兼容于这些
东西。后缀规则有两种方式:"双后缀"和"单后缀"。


双后缀规则定义了一对后缀:目标文件的后缀和依赖目标(源文件)的后缀。
如".c.o"相当于"%o:%c"。单后缀规则只定义一个后缀,也就是源文件的后缀。如".c"相
当于"%:%.c"。


后缀规则中所定义的后缀应该是make所认识的,如果一个后缀是make所认识的,那
么这个规则就是单后缀规则,而如果两个连在一起的后缀都被make所认识,那就是双
后缀规则。例如:".c"和".o"都是make所知道。因而,如果你定义了一个规则是".c.o"那
么其就是双后缀规则,意义就是".c"是源文件的后缀,".o"是目标文件的后缀。如下示例:


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


后缀规则不允许任何的依赖文件,如果有依赖文件的话,那就不是后缀规则,那些后
缀统统被认为是文件名,如:


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


这个例子,就是说,文件".c.o"依赖于文件"foo.h",而不是我们想要的这样:


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

后缀规则中,如果没有命令,那是毫无意义的。因为他也不会移去内建的隐含规则。


而要让make知道一些特定的后缀,我们可以使用伪目标".SUFFIXES"来定义或是删除,
如:


.SUFFIXES: .hack .win


把后缀.hack和.win加入后缀列表中的末尾。


.SUFFIXES: # 删除默认的后缀
.SUFFIXES: .c .o .h # 定义自己的后缀


先清楚默认后缀,后定义自己的后缀列表。


make 的 参 数 "-r" 或 "-no-builtin-rules" 也会 使 用得默认的后 缀 列 表 为 空 。而变
量"SUFFIXE"被用来定义默认的后缀列表,你可以用".SUFFIXES"来改变后缀列表,但
请不要改变变量"SUFFIXE"的值。


七、隐含规则搜索算法


比如我们有一个目标叫T。下面是搜索目标T的规则的算法。请注意,在下面,我们没
有提到后缀规则,原因是,所有的后缀规则在Makefile被载入内存时,会被转换成模
式规则。如果目标是"archive(member)"的函数库文件模式,那么这个算法会被运行两次,
第一次是找目标T,如果没有找到的话,那么进入第二次,第二次会把"member"当作
T 来搜索。


1、把 T 的目录部分分离出来。叫 D,而剩余部分叫 N。(如:如果 T 是"src/foo.o",那么,
D 就是"src/",N 就是"foo.o")


2、创建所有匹配于 T 或是 N 的模式规则列表。


3、如果在模式规则列表中有匹配所有文件的模式,如"%",那么从列表中移除其它的
模式。


4、移除列表中没有命令的规则。


5、对于第一个在列表中的模式规则:
1)推导其"茎"S,S 应该是 T 或是 N 匹配于模式中"%"非空的部分。
2)计算依赖文件。把依赖文件中的"%"都替换成"茎"S。如果目标模式中没有包含斜框字
符,而把D加在第一个依赖文件的开头。
3)测试是否所有的依赖文件都存在或是理当存在。(如果有一个文件被定义成另外一
个规则的目标文件,或者是一个显式规则的依赖文件,那么这个文件就叫"理当存在")

4)如果所有的依赖文件存在或是理当存在,或是就没有依赖文件。那么这条规则将被
采用,退出该算法。


6、如果经过第 5 步,没有模式规则被找到,那么就做更进一步的搜索。对于存在于列表
中的第一个模式规则:
1)如果规则是终止规则,那就忽略它,继续下一条模式规则。
2)计算依赖文件。(同第 5 步)
3)测试所有的依赖文件是否存在或是理当存在。
4)对于不存在的依赖文件,递归调用这个算法查找他是否可以被隐含规则找到。
5)如果所有的依赖文件存在或是理当存在,或是就根本没有依赖文件。那么这条规则
被采用,退出该算法。


7 、如果 没 有 隐 含规则可以 使 用,查看 ".DEFAULT" 规则,如果有, 采 用,
把".DEFAULT"的命令给T使用。


一旦规则被找到,就会执行其相当的命令,而此时,我们的自动化变量的值才会生成。


使用make更新函数库文件
———————————


函数库文件也就是对Object文件(程序编译的中间文件)的打包文件。在Unix下,一
般是由命令"ar"来完成打包工作。


一、函数库文件的成员


一个函数库文件由多个文件组成。你可以以如下格式指定函数库文件及其组成:


archive(member)


这个不是一个命令,而一个目标和依赖的定义。一般来说,这种用法基本上就是为
了"ar"命令来服务的。如:


foolib(hack.o) : hack.o
ar cr foolib hack.o


如果要指定多个member,那就以空格分开,如:


foolib(hack.o kludge.o)


其等价于:


foolib(hack.o) foolib(kludge.o)

你还可以使用Shell的文件通配符来定义,如:


foolib(*.o)


二、函数库成员的隐含规则


当make搜索一个目标的隐含规则时,一个特殊的特性是,如果这个目标是"a(m)"形式
的,其会把目标变成"(m)"。于是,如果我们的成员是"%.o"的模式定义,并且如果我们
使用"makefoo.a(bar.o)"的形式调用Makefile时,隐含规则会去找"bar.o"的规则,如果
没有定义bar.o的规则,那么内建隐含规则生效,make会去找bar.c文件来生成bar.o,
如果找得到的话,make执行的命令大致如下:


cc -c bar.c -o bar.o
ar r foo.a bar.o
rm -f bar.o


还有一个变量要注意的是"$%",这是专属函数库文件的自动化变量,有关其说明请参
见"自动化变量"一节。


三、函数库文件的后缀规则


你可以使用"后缀规则"和"隐含规则"来生成函数库打包文件,如:


.c.a:
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c $< -o $*.o
$(AR) r $@ $*.o
$(RM) $*.o


其等效于:


(%.o) : %.c
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c $< -o $*.o
$(AR) r $@ $*.o
$(RM) $*.o


四、注意事项


在进行函数库打包文件生成时,请小心使用make的并行机制("-j"参数)。如果多个ar
命令在同一时间运行在同一个函数库打包文件上,就很有可以损坏这个函数库文件。所
以,在make未来的版本中,应该提供一种机制来避免并行操作发生在函数打包文件上。

但就目前而言,你还是应该不要尽量不要使用"-j"参数。
后序
——


终于到写结束语的时候了,以上基本上就是GNUmake的Makefile的所有细节了。其它
的产商的make基本上也就是这样的,无论什么样的make,都是以文件的依赖性为基
础的,其基本是都是遵循一个标准的。这篇文档中80%的技术细节都适用于任何的
make,我猜测"函数"那一章的内容可能不是其它 make 所支持的,而隐含规则方面,我
想不同的make会有不同的实现,我没有精力来查看GNU的make和VC的nmake、
BCB 的 make,或是别的 UNIX 下的 make 有些什么样的差别,一是时间精力不够,二
是因为我基本上都是在Unix下使用make,以前在SCOUnix和IBM的AIX,现在在
Linux、Solaris、HP-UX、AIX 和 Alpha 下使用,Linux 和 Solaris 下更多一点。不过,我可
以肯定的是,在Unix下的make,无论是哪种平台,几乎都使用了RichardStallman开
发的make和cc/gcc的编译器,而且,基本上都是GNU的make(公司里所有的UNIX
机器上都被装上了GNU的东西,所以,使用GNU的程序也就多了一些)。GNU的东
西还是很不错的,特别是使用得深了以后,越来越觉得GNU的软件的强大,也越来越
觉得GNU的在操作系统中(主要是Unix,甚至Windows)"杀伤力"。


对于上述所有的make的细节,我们不但可以利用make这个工具来编译我们的程序,
还可以利用make来完成其它的工作,因为规则中的命令可以是任何Shell之下的命令,
所以,在Unix下,你不一定只是使用程序语言的编译器,你还可以在Makefile中书写
其它的命令,如:tar、awk、mail、sed、cvs、compress、、rm、yacc、rpm、ftp……等等,等等,
                                                  ls
来完成诸如"程序打包"、"程序备份"、"制作程序安装包"、"提交代码"、"使用程序模
板" 、"合并文件"等等五花八门的功能,文件操作,文件管理,编程开发设计,或是其
它一些异想天开的东西。比如,以前在书写银行交易程序时,由于银行的交易程序基本
一样,就见到有人书写了一些交易的通用程序模板,在该模板中把一些网络通讯、数据
库操作的、业务操作共性的东西写在一个文件中,在这些文件中用些诸如"@@@N、
###N"奇怪字串标注一些位置,然后书写交易时,只需按照一种特定的规则书写特定
的处理,最后在make时,使用awk和sed,把模板中的"@@@N、###N"等字串替代成
特定的程序,形成C文件,然后再编译。这个动作很像数据库的"扩展C"语言(即在C
语言中用"EXEC SQL"的样子执行SQL语句,在用cc/gcc编译之前,需要使用"扩展
C"的翻译程序,如 cpre,把其翻译成标准 C)。如果你在使用 make 时有一些更为绝妙
的方法,请记得告诉我啊。


回头看看整篇文档,不觉记起几年前刚刚开始在Unix下做开发的时候,有人问我会不
会写Makefile时,我两眼发直,根本不知道在说什么。一开始看到别人在vi中写完程
序后输入"!make"时,还以为是vi的功能,后来才知道有一个Makefile在作怪,于是上
网查啊查,那时又不愿意看英文,发现就根本没有中文的文档介绍Makefile,只得看
别人写的Makefile,自己瞎碰瞎搞才积累了一点知识,但在很多地方完全是知其然不

知所以然。后来开始从事UNIX下产品软件的开发,看到一个400人年,近200万行代
码的大工程,发现要编译这样一个庞然大物,如果没有Makefile,那会是多么恐怖的
一样事啊。于是横下心来,狠命地读了一堆英文文档,才觉得对其掌握了。但发现目前
网上对Makefile介绍的文章还是少得那么的可怜,所以想写这样一篇文章,共享给大
家,希望能对各位有所帮助。


现在我终于写完了,看了看文件的创建时间,这篇技术文档也写了两个多月了。发现,
自己知道是一回事,要写下来,跟别人讲述又是另外一回事,而且,现在越来越没有
时间专研技术细节,所以在写作时,发现在阐述一些细节问题时很难做到严谨和精练,
而且对先讲什么后讲什么不是很清楚,所以,还是参考了一些国外站点上的资料和题
纲,以及一些技术书籍的语言风格,才得以完成。整篇文档的提纲是基于GNU的
Makefile 技术手册的提纲来书写的,并结合了自己的工作经验,以及自己的学习历程。
因为从来没有写过这么长,这么细的文档,所以一定会有很多地方存在表达问题,语
言歧义或是错误。因些,我迫切地得等待各位给我指证和建议,以及任何的反馈。


最后,还是利用这个后序,介绍一下自己。我目前从事于所有Unix平台下的软件研发,
主要是做分布式计算/网格计算方面的系统产品软件,并且我对于下一代的计算机革命
——网格计算非常地感兴趣,对于分布式计算、P2P、WebService、J2EE技术方向也很感
兴趣,同时,对于项目实施、团队管理、项目管理也小有心得,希望同样和我战斗在“
技术和管理并重”的阵线上的年轻一代,能够和我多多地交流。我的 MSN是:
haoel@hotmail.com (常用),QQ 是:753640(不常用)。(注:请勿给我 MSN 的邮
箱发信,由于hotmail的垃圾邮件导致我拒收这个邮箱的所有来信)


我欢迎任何形式的交流,无论是讨论技术还是管理,或是其它海阔天空的东西。除了政
治和娱乐新闻我不关心,其它只要积极向上的东西我都欢迎!


最最后,我还想介绍一下make程序的设计开发者。


首当其冲的是:RichardStallman


开源软件的领袖和先驱,从来没有领过一天工资,从来没有使用过Windows操作系统。
对于他的事迹和他的软件以及他的思想,我无需说过多的话,相信大家对这个人并不
比我陌生,这是他的主页:http://www.stallman.org/



第二位是:RolandMcGrath


个人主页是:http://www.frob.com/~roland/ ,下面是他的一些事迹:


1)合作编写了并维护 GNU make。


2)和 Thomas Bushnell 一同编写了 GNU Hurd。

3)编写并维护着 GNU C library。


4)合作编写并维护着部分的 GNU Emacs。



在此,向这两位开源项目的斗士致以最真切的敬意。


(全文完)

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