跟我一起写 Makefile3

Makefile 总述
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一、Makefile里有什么？

Makefile里主要包含了五个东西：显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释。

1、显式规则。显式规则说明了，如何生成一个或多的的目标文件。这是由Makefile的书写者明显指出，要生成的文件，文件的依赖文件，生成的命令。

2、隐晦规则。由于我们的make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较粗糙地简略地书写Makefile，这是由make所支持的。

3、变量的定义。在Makefile中我们要定义一系列的变量，变量一般都是字符串，这个有点你C语言中的宏，当Makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上。

4、文件指示。其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一样；还有就是定义一个多行的命令。有关这一部分的内容，我会在后续的部分中讲述。

5、注释。Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用“#”字符，这个就像C/C++中的“//”一样。如果你要在你的Makefile中使用“#”字符，可以用反斜框进行转义，如：“\#”。

最后，还值得一提的是，在Makefile中的命令，必须要以[Tab]键开始。


二、Makefile的文件名

默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”、“makefile”、“Makefile”的文件，找到了解释这个文件。在这三个文件名中，最好使用“Makefile”这个文件名，因为，这个文件名第一个字符为大写，这样有一种显目的感觉。最好不要用“GNUmakefile”，这个文件是GNU的make识别的。有另外一些make只对全小写的“makefile”文件名敏感，但是基本上来说，大多数的make都支持“makefile”和“Makefile”这两种默认文件名。

当然，你可以使用别的文件名来书写Makefile，比如：“Make.Linux”，“Make.Solaris”，“Make.AIX”等，如果要指定特定的Makefile，你可以使用make的“-f”和“--file”参数，如：make -f Make.Linux或make --file Make.AIX。


三、引用其它的Makefile

在Makefile使用include关键字可以把别的Makefile包含进来，这很像C语言的#include，被包含的文件会原模原样的放在当前文件的包含位置。include的语法是：

include <filename>

filename可以是当前操作系统Shell的文件模式（可以保含路径和通配符）

在include前面可以有一些空字符，但是绝不能是[Tab]键开始。include和<filename>可以用一个或多个空格隔开。举个例子，你有这样几个Makefile：a.mk、b.mk、c.mk，还有一个文件叫foo.make，以及一个变量$(bar)，其包含了e.mk和f.mk，那么，下面的语句：

include foo.make *.mk $(bar)

等价于：

include foo.make a.mk b.mk c.mk e.mk f.mk

make命令开始时，会把找寻include所指出的其它Makefile，并把其内容安置在当前的位置。就好像C/C++的#include指令一样。如果文件都没有指定绝对路径或是相对路径的话，make会在当前目录下首先寻找，如果当前目录下没有找到，那么，make还会在下面的几个目录下找：

1、如果make执行时，有“-I”或“--include-dir”参数，那么make就会在这个参数所指定的目录下去寻找。
2、如果目录<prefix>/include（一般是：/usr/local/bin或/usr/include）存在的话，make也会去找。

如果有文件没有找到的话，make会生成一条警告信息，但不会马上出现致命错误。它会继续载入其它的文件，一旦完成makefile的读取，make会再重试这些没有找到，或是不能读取的文件，如果还是不行，make才会出现一条致命信息。如果你想让make不理那些无法读取的文件，而继续执行，你可以在include前加一个减号“-”。如：

-include <filename>
其表示，无论include过程中出现什么错误，都不要报错继续执行。和其它版本make兼容的相关命令是sinclude，其作用和这一个是一样的。


四、环境变量 MAKEFILES

如果你的当前环境中定义了环境变量MAKEFILES，那么，make会把这个变量中的值做一个类似于include的动作。这个变量中的值是其它的Makefile，用空格分隔。只是，它和include不同的是，从这个环境变中引入的Makefile的“目标”不会起作用，如果环境变量中定义的文件发现错误，make也会不理。

但是在这里我还是建议不要使用这个环境变量，因为只要这个变量一被定义，那么当你使用make时，所有的Makefile都会受到它的影响，这绝不是你想看到的。在这里提这个事，只是为了告诉大家，也许有时候你的Makefile出现了怪事，那么你可以看看当前环境中有没有定义这个变量。


五、make的工作方式

GNU的make工作时的执行步骤入下：（想来其它的make也是类似）

1、读入所有的Makefile。
2、读入被include的其它Makefile。
3、初始化文件中的变量。
4、推导隐晦规则，并分析所有规则。
5、为所有的目标文件创建依赖关系链。
6、根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。
7、执行生成命令。

1-5步为第一个阶段，6-7为第二个阶段。第一个阶段中，如果定义的变量被使用了，那么，make会把其展开在使用的位置。但make并不会完全马上展开，make使用的是拖延战术，如果变量出现在依赖关系的规则中，那么仅当这条依赖被决定要使用了，变量才会在其内部展开。

当然，这个工作方式你不一定要清楚，但是知道这个方式你也会对make更为熟悉。有了这个基础，后续部分也就容易看懂了。



书写规则
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规则包含两个部分，一个是依赖关系，一个是生成目标的方法。

在Makefile中，规则的顺序是很重要的，因为，Makefile中只应该有一个最终目标，其它的目标都是被这个目标所连带出来的，所以一定要让make知道你的最终目标是什么。一般来说，定义在Makefile中的目标可能会有很多，但是第一条规则中的目标将被确立为最终的目标。如果第一条规则中的目标有很多个，那么，第一个目标会成为最终的目标。make所完成的也就是这个目标。

好了，还是让我们来看一看如何书写规则。


一、规则举例

foo.o : foo.c defs.h # foo模块
cc -c -g foo.c

看到这个例子，各位应该不是很陌生了，前面也已说过，foo.o是我们的目标，foo.c和defs.h是目标所依赖的源文件，而只有一个命令“cc -c -g foo.c”（以Tab键开头）。这个规则告诉我们两件事：

1、文件的依赖关系，foo.o依赖于foo.c和defs.h的文件，如果foo.c和defs.h的文件日期要比foo.o文件日期要新，或是foo.o不存在，那么依赖关系发生。
2、如果生成（或更新）foo.o文件。也就是那个cc命令，其说明了，如何生成foo.o这个文件。（当然foo.c文件include了defs.h文件）


二、规则的语法

targets : prerequisites
command
...

或是这样：

targets : prerequisites ; command
command
...

targets是文件名，以空格分开，可以使用通配符。一般来说，我们的目标基本上是一个文件，但也有可能是多个文件。

command是命令行，如果其不与“targetrerequisites”在一行，那么，必须以[Tab键]开头，如果和prerequisites在一行，那么可以用分号做为分隔。（见上）

prerequisites也就是目标所依赖的文件（或依赖目标）。如果其中的某个文件要比目标文件要新，那么，目标就被认为是“过时的”，被认为是需要重生成的。这个在前面已经讲过了。

如果命令太长，你可以使用反斜框（‘\’）作为换行符。make对一行上有多少个字符没有限制。规则告诉make两件事，文件的依赖关系和如何成成目标文件。

一般来说，make会以UNIX的标准Shell，也就是/bin/sh来执行命令。


三、在规则中使用通配符

如果我们想定义一系列比较类似的文件，我们很自然地就想起使用通配符。make支持三各通配符：“*”，“?”和“[...]”。这是和Unix的B-Shell是相同的。

波浪号（“~”）字符在文件名中也有比较特殊的用途。如果是“~/test”，这就表示当前用户的$HOME目录下的test目录。而“~hchen/test”则表示用户hchen的宿主目录下的test目录。（这些都是Unix下的小知识了，make也支持）而在Windows或是MS-DOS下，用户没有宿主目录，那么波浪号所指的目录则根据环境变量“HOME”而定。

通配符代替了你一系列的文件，如“*.c”表示所以后缀为c的文件。一个需要我们注意的是，如果我们的文件名中有通配符，如：“*”，那么可以用转义字符“\”，如“\*”来表示真实的“*”字符，而不是任意长度的字符串。

好吧，还是先来看几个例子吧：

clean:
rm -f *.o

上面这个例子我不不多说了，这是操作系统Shell所支持的通配符。这是在命令中的通配符。

print: *.c
lpr -p $?
touch print

上面这个例子说明了通配符也可以在我们的规则中，目标print依赖于所有的[.c]文件。其中的“$?”是一个自动化变量，我会在后面给你讲述。

objects = *.o

上面这个例子，表示了，通符同样可以用在变量中。并不是说[*.o]会展开，不！objects的值就是“*.o”。Makefile中的变量其实就是C/C++中的宏。如果你要让通配符在变量中展开，也就是让objects的值是所有[.o]的文件名的集合，那么，你可以这样：

objects := $(wildcard *.o)

这种用法由关键字“wildcard”指出，关于Makefile的关键字，我们将在后面讨论。


四、文件搜寻

在一些大的工程中，有大量的源文件，我们通常的做法是把这许多的源文件分类，并存放在不同的目录中。所以，当make需要去找寻文件的依赖关系时，你可以在文件前加上路径，但最好的方法是把一个路径告诉make，让make在自动去找。

Makefile文件中的特殊变量“VPATH”就是完成这个功能的，如果没有指明这个变量，make只会在当前的目录中去找寻依赖文件和目标文件。如果定义了这个变量，那么，make就会在当当前目录找不到的情况下，到所指定的目录中去找寻文件了。

VPATH = src:../headers

上面的的定义指定两个目录，“src”和“../headers”，make会按照这个顺序进行搜索。目录由“冒号”分隔。（当然，当前目录永远是最高优先搜索的地方）

另一个设置文件搜索路径的方法是使用make的“vpath”关键字（注意，它是全小写的），这不是变量，这是一个make的关键字，这和上面提到的那个VPATH变量很类似，但是它更为灵活。它可以指定不同的文件在不同的搜索目录中。这是一个很灵活的功能。它的使用方法有三种：

1、vpath <pattern> <directories>

为符合模式<pattern>的文件指定搜索目录<directories>。

2、vpath <pattern>

清除符合模式<pattern>的文件的搜索目录。

3、vpath

清除所有已被设置好了的文件搜索目录。

vapth使用方法中的<pattern>需要包含“%”字符。“%”的意思是匹配零或若干字符，例如，“%.h”表示所有以“.h”结尾的文件。<pattern>指定了要搜索的文件集，而<directories>则指定了<pattern>的文件集的搜索的目录。例如：

vpath %.h ../headers

该语句表示，要求make在“../headers”目录下搜索所有以“.h”结尾的文件。（如果某文件在当前目录没有找到的话）

我们可以连续地使用vpath语句，以指定不同搜索策略。如果连续的vpath语句中出现了相同的<pattern>，或是被重复了的<pattern>，那么，make会按照vpath语句的先后顺序来执行搜索。如：

vpath %.c foo
vpath % blish
vpath %.c bar

其表示“.c”结尾的文件，先在“foo”目录，然后是“blish”，最后是“bar”目录。

vpath %.c foo:bar
vpath % blish

而上面的语句则表示“.c”结尾的文件，先在“foo”目录，然后是“bar”目录，最后才是“blish”目录。


五、伪目标

最早先的一个例子中，我们提到过一个“clean”的目标，这是一个“伪目标”，

clean:
rm *.o temp

正像我们前面例子中的“clean”一样，即然我们生成了许多文件编译文件，我们也应该提供一个清除它们的“目标”以备完整地重编译而用。 （以“make clean”来使用该目标）

因为，我们并不生成“clean”这个文件。“伪目标”并不是一个文件，只是一个标签，由于“伪目标”不是文件，所以make无法生成它的依赖关系和决定它是否要执行。我们只有通过显示地指明这个“目标”才能让其生效。当然，“伪目标”的取名不能和文件名重名，不然其就失去了“伪目标”的意义了。

当然，为了避免和文件重名的这种情况，我们可以使用一个特殊的标记“.PHONY”来显示地指明一个目标是“伪目标”，向make说明，不管是否有这个文件，这个目标就是“伪目标”。

.PHONY : clean

只要有这个声明，不管是否有“clean”文件，要运行“clean”这个目标，只有“make clean”这样。于是整个过程可以这样写：

.PHONY: clean
clean:
rm *.o temp

伪目标一般没有依赖的文件。但是，我们也可以为伪目标指定所依赖的文件。伪目标同样可以作为“默认目标”，只要将其放在第一个。一个示例就是，如果你的Makefile需要一口气生成若干个可执行文件，但你只想简单地敲一个make完事，并且，所有的目标文件都写在一个Makefile中，那么你可以使用“伪目标”这个特性：

all : prog1 prog2 prog3
.PHONY : all

prog1 : prog1.o utils.o
cc -o prog1 prog1.o utils.o

prog2 : prog2.o
cc -o prog2 prog2.o

prog3 : prog3.o sort.o utils.o
cc -o prog3 prog3.o sort.o utils.o

我们知道，Makefile中的第一个目标会被作为其默认目标。我们声明了一个“all”的伪目标，其依赖于其它三个目标。由于伪目标的特性是，总是被执行的，所以其依赖的那三个目标就总是不如“all”这个目标新。所以，其它三个目标的规则总是会被决议。也就达到了我们一口气生成多个目标的目的。“.PHONY : all”声明了“all”这个目标为“伪目标”。

随便提一句，从上面的例子我们可以看出，目标也可以成为依赖。所以，伪目标同样也可成为依赖。看下面的例子：

.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff

cleanall : cleanobj cleandiff
rm program

cleanobj :
rm *.o

cleandiff :
rm *.diff

“make clean”将清除所有要被清除的文件。“cleanobj”和“cleandiff”这两个伪目标有点像“子程序”的意思。我们可以输入“make cleanall”和“make cleanobj”和“make cleandiff”命令来达到清除不同种类文件的目的。

六、多目标

Makefile的规则中的目标可以不止一个，其支持多目标，有可能我们的多个目标同时依赖于一个文件，并且其生成的命令大体类似。于是我们就能把其合并起来。当然，多个目标的生成规则的执行命令是同一个，这可能会可我们带来麻烦，不过好在我们的可以使用一个自动化变量“$@”（关于自动化变量，将在后面讲述），这个变量表示着目前规则中所有的目标的集合，这样说可能很抽象，还是看一个例子吧。

bigoutput littleoutput : text.g
generate text.g -$(subst output,,$@) > $@

上述规则等价于：

bigoutput : text.g
generate text.g -big > bigoutput
littleoutput : text.g
generate text.g -little > littleoutput

其中，-$(subst output,,$@)中的“$”表示执行一个Makefile的函数，函数名为subst，后面的为参数。关于函数，将在后面讲述。这里的这个函数是截取字符串的意思，“$@”表示目标的集合，就像一个数组，“$@”依次取出目标，并执于命令。