Linux c 开发 - Makefile工具

Makefile是一个c语言的编译工具。如果学过Java,可能会认识Maven工具,makefile也是类似的工作。
Makefile能帮助c语言建立自动化的编译。一旦写好,执行一个make命令就可以编译整个工程。当然编写Makefile文件的时候有很多知识点在里面。这篇文章主要讲解如何编写基础性以及常用的Makefile文件。
1. 没有makefile的编译
我们先看一个例子:
val.h和val.c

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
  
int val(int *x);
#include "val.h"  
  
int val(int *x) {  
    puts("This is Value==");  
    printf("X:%d \n", *x);  
    return 0;  
}

get.h和get.c

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
  
int get(int *x, int *y);
#include "get.h"  
  
int get(int *x, int *y) {  
    puts("This is get");  
    return (*x) * (*y);  
}

sum.h和sum.c

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
  
int sum(int *x, int *y);
#include "sum.h"  
#include "val.h"  
  
int sum(int *x, int *y) {  
    val(x);  
    puts("This is SUM Method!=========HDH");  
    return *x + *y;  
}

main.c 入口文件

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <unistd.h>  
#include "sum.h"  
#include "get.h"  
  
  
//入口主函数  
int main() {  
    int x = 10;  
    int y = 20;  
    int z = sum(&x, &y);  
    puts("This is Main");  
    printf("Z:%d\n", z);  
    x = 20;  
    z = get(&x, &y);  
    printf("Z:%d\n", z);  
    return 1;  
}

上面的例子中如果我们编译成功则需要:

1. 首先将val.c编译成中间目标文件 val.o
2. 将get.c编译成中间目标文件 get.o
3. 将sum.c编译成中间目标文件 sum.o
4. 将main.c编译成中间目标文件 main.o
5. 然后将上面的4个中间文件连接起来,编译成目标可执行文件 main

执行的命令如下:

gcc -c val.c  
gcc -c get.c  
gcc -c sum.c  
gcc -c main.c  
gcc -o main main.o val.o sum.o get.o

命令执行完之后,在文件夹目录下会多.o的文件和main 可执行文件。

执行 ./main 命令,输出:

[admin@localhost test_c]$ ./main   
This is Value==  
X:10   
This is SUM Method!=========HDH  
This is Main  
Z:30  
This is get  
Z:400

那么问题来了,假如我的项目非常大,有1000个文件要编译怎么办?于是就有了makefile这样的编译工具。

2. 使用makefile编译c项目
Centos上首先要安装make的命令工具,可以通过yum的方式安装

yum install make

然后我们编写一个makefile的文件的例子(文章后面都会以这个例子展开),其中文件名Makefile

main:get.o sum.o val.o main.o  
        gcc -o main get.o sum.o val.o main.o  
main.o:main.c  
        gcc -c main.c  
val.o:val.h val.c  
        gcc -c val.c  
sum.o:val.h sum.h sum.c  
        gcc -c sum.c  
get.o:get.h get.c  
        gcc -c get.c  
clean:  
        rm -rf *.o

然后我们在当前目录下 执行make命令

目录下发现已经有编译成功的main:

通过makefile文件,我们可以看到我们原先编译一个c程序,需要每一行命令都去敲,现在我们可以放到Makefile文件中,然后执行一下make命令,就能编译成功,这的确是令人比较兴奋的事情。但这仅仅是开始,makefile我们要学的东西很多,继续往下看。

3. 细说Makefile
1. Makefile的文件名称
Makefile的文件名称一般为:makefile或者Makefile,我们一般推荐Makefile,因为大写的首字母开头会比较引人注目。
当执行make工具命令的时候,工具会自动找到当前文件夹下Makefile或者makefile这个文件,然后执行里面的内容。

2. 目标可执行文件
先看下上面例子中的第一行:

main:get.o sum.o val.o main.o

其中main 是目标可执行文件,也就是编译最后成功的文件名称。而冒号后面就是这个可执行文件需要依赖的.o的中间目标文件。
一般目标可执行文件都在文件最前面。
3. 中间目标文件
继续看上面例子中:

main.o:main.c  
        gcc -c main.c  
val.o:val.h val.c  
        gcc -c val.c  
sum.o:val.h sum.h sum.c  
        gcc -c sum.c  
get.o:get.h get.c  
        gcc -c get.c

上面例子中,例如get.o就是中间目标文件,而冒号后面是指生成这个get.o中间目标文件需要的依赖:get.h和get.c
4. 生成目标文件的命令
看例子中

main:get.o sum.o val.o main.o  
        gcc -o main get.o sum.o val.o main.o

发现第二行是一行gcc的命令,这行命令代表的意思是将各种中间目标文件连接起来,生成最终的目标可执行文件 main
主要特别注意的是,命令行都是在第二行,而且需要[tab]键的空格,否则就会不生效。

5. 换行符 \
如果一行太长,我们可以通过 符号 \ 来进行换行。

main:get.o sum.o val.o \  
 main.o

6. clean 清除操作

clean:  
        rm -rf *.o

clean不是一个目标文件,而是一个动作命令。我们可以执行下面的命令

make clean

这个命令会清除生成的目标中间文件 .o的文件。

7. 执行流程
1. 当用户敲下make命令的时候,make工具会去找当前c工程目录下的Makefile或者makefile这个文件。
2. 找到Makefile这个文件后,他会找到第一个目标文件(main),然后去当前c工程的目录下找是否有main这个可执行的文件,然后会去判断main这个可执行文件是否是最新的,如果是最新的,则不需要编译。
3. 如果不存在main这个可执行文件,make命令就会去生成.o的中间目标文件,然后再生成main可执行目标文件。
4. 如果main存在,make会去比较中间文件.o文件是否有更新,如果是最新的则不更新,不是最新的则继续往下找依赖,找到有需要更新的目标文件的时候就会执行编译命令。
5. 说白了,整个make的依赖性,make会一层层的去找依赖关系,并且比较是否需要更新,直到编译出最终的可执行的目标文件。
举个例子,如果我在上面的c语言程序例子中,只改动main.c这个文件,则执行make命令,命令只会编译main.o和连接生成main可执行文件两步,而不是全部都重新编译一遍。因为val.o get.o 和sum.o并没有改动,而且是最新的,所以不需要编译。如果项目比较大,这样的方式可以加快编译速度。

8. 变量使用
makefile中也可以使用变量。变量可以用 ${object} 或者 $(object)这样的方式使用。
使用变量的好处就是大大简化了Makefile编写的难度,增强了Makefile文件的可维护性。
我们改造上面的Makefile例子:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o  
main:${object}  
        gcc -o main ${object}  
main.o:main.c  
        gcc -c main.c  
val.o:val.h val.c  
        gcc -c val.c  
sum.o:val.h sum.h sum.c  
        gcc -c sum.c  
get.o:get.h get.c  
        gcc -c get.c  
clean:  
        rm -rf *.o

9. make的自动推导功能
我们上面的例子中可以看到:

main.o:main.c  
        gcc -c main.c  
val.o:val.h val.c  
        gcc -c val.c  
sum.o:val.h sum.h sum.c  
        gcc -c sum.c  
get.o:get.h get.c  
        gcc -c get.c

每次我们写一个中间目标文件的时候,都需要将相应的依赖关系写出来,然后写上gcc -c xxx.c的命令。
make工具有一个自动推导的功能:
例如sum.o文件,make会自动推导出依赖的文件 sum.c,于是在sum.o冒号后面就可以将sum.c隐藏
并且有了sum.c的推导,make工具可以可以推导出下面的gcc命令:gcc -c sum.c。于是这个gcc的命令行也可以隐藏了。
于是我们继续改进上面的例子,会发现现在简化了很多:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o  
main:${object}  
        gcc -o main ${object}  
main.o:get.h sum.h  
val.o:val.h  
sum.o:val.h sum.h  
get.o:get.h  
clean:  
        rm -rf *.o

10. include引用其他文件
通过include <filename>,可以将别的Makefile文件引入进来。
例如我们object这个变量内容放入test.vm文件中:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o

看下Makefile文件的使用:

include test.vm  
main:${object}  
        gcc -o main ${object}  
main.o:get.h sum.h  
val.o:val.h  
sum.o:val.h sum.h  
get.o:get.h  
clean:  
        rm -rf *.o

这个时候,我们执行make命令,发现Makefile和之前都放置在一起的时候是一样的效果。
11. .PHONY 声明伪目标
可以用.PHONY来声明clean这样的不生成可执行文件的伪目标。可以看下Makefile改造后的例子:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o  
main:${object}  
        gcc -o main ${object}  
main.o:get.h sum.h  
val.o:val.h  
sum.o:val.h sum.h  
get.o:get.h  
.PHONY: clean cleanall  
clean:  
        rm -rf *.o  
cleanall:clean  
        rm -rf main

其中cleanall 既删除main文件,也执行clean下的命令,因为cleanall依赖于 clean伪目标。
12. 生成多个可执行文件
如果要生成多个可执行文件怎么办?大家都知道,Makefile的终极生成的目标文件只有一个,多个可以通过依赖的方式来进行生成:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o  
main:test ${object}  
        gcc -o $@ ${object}  
test:${object}  
        gcc -o $@ ${object}  
main.o:get.h sum.h  
val.o:val.h  
sum.o:val.h sum.h  
get.o:get.h  
.PHONY: clean cleanall  
clean:  
        rm -rf *.o  
cleanall:clean  
        rm -rf main

13. 常用变量和符号
$(MAKE) :是make命令
$(CC) :是gcc的命令
$@:可以获取到当前的目标
@echo: 这个命令是输出一行字符串。make -s 则只显示echo输出的命令,不显示执行的命令行。
如果是多条命令的,可以通过换行来实现;如果是两条命令有关联,可以通过;号来分隔。
忽略命令的出错情况,可以在命令前面加 - 符号,例如:-rm -rf *.o
可以看下例子:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o  
main:$(object)  
        @echo it is compile main.c now!..............  
        $(CC) -o $@ $(object)  
        $(MAKE) clean  
main.o:get.h sum.h  
val.o:val.h  
sum.o:val.h sum.h  
get.o:get.h  
.PHONY: clean cleanall  
clean:  
        -rm -rf *.o  
cleanall:clean  
        -rm -rf main

定义变量:

object = get.o sum.o val.o \  
main.o

使用变量:

$(object)  
foo = $(object) test.o

if语句,未定义:undefined

ifeq (0,${MAKELEVEL})  
    mkdir test_path  
endif

空格使用:

nullstring :=  
space := $(nullstring)

14. 嵌套执行Makefile
有些情况下,我们会把Makefile 不同模块和不同功能的源文件放到不同的目录下,这个时候我们可以通过:
@(make) -C src/   这样的命令来执行。
这个命令相当于先进入src目录,再执行make命令。
如果想让你的变量传递到下一层的Makefile中,则可以通过下面的命令export,如果不想传递则unexport:

export variable = value

15. 定义命令包
如果命令经常使用到,可以定义命令包:

define test  
mkdir test  
endef

使用:

$(test)

16. 文件搜寻
当项目比较大的时候,源文件会按照不同的目录去分类,这个时候就需要通过VPATH来搜索。VPATH是makefile的一个特殊变量,定义了源文件的存放目录。

VAPTH=src:../header 

上面的意思就是回去src目录和../header目录查询源文件。

最后修改时间为:2015 年 04 月 06 日 03 时 08 分 PM
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