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Makefile檔案解析與編寫

from:http://www.cnblogs.com/luchen927/archive/2012/02/05/2339002.html

相信很多朋友都有過這樣的經歷,看著開源專案中好幾頁的makefile檔案,不知所云。在日常學習和工作中,也有意無意的去迴避makefile,能改就不寫,能用ide就用ide。其實makefile並沒有想象的那麼難寫,只要你明白了其中的原理,自己實踐幾次。你也可以自己寫makefile,讓別人對你頭來羨慕的目光。

  下面本人介紹一下自己的學習成果,初學階段,歡迎大家多多指正。

  簡單的說,makefile定義了一系列的規則來指定,哪些檔案需要先編譯,哪些檔案需要後編譯,哪些檔案需要重新編譯

,甚至可以在makefile中執行shell指令碼。makefile帶來的好處就是——“自動化編譯”,一旦寫好,只需要一個make命令,整個工程完全自動編譯,極大的提高了軟體開發的效率。

  關於程式的編譯和連結

  一般來說,無論是C還是C++,首先要把原始檔編譯成中間程式碼檔案,在Windows下也就是 .obj 檔案,UNIX下是 .o 檔案,即 Object File,這個動作叫做編譯(compile),一般來說,每個原始檔都應該對應於一箇中間目標檔案(O檔案或是OBJ檔案)。然後再把大量的Object File合成執行檔案,這個動作叫作連結(link)。

  編譯時,編譯器需要的是語法的正確,函式與變數的宣告的正確。對於後者,通常是你需要告訴編譯器標頭檔案的所在位置(標頭檔案中應該只是宣告,而定義應該放在C/C++檔案中),只要所有的語法正確,編譯器就可以編譯出中間目標檔案。

  連結時,主要是連結函式和全域性變數,所以,我們可以使用這些中間目標檔案(O檔案或是OBJ檔案)來 連結我們的應用程式。連結器並不管函式所在的原始檔,只管函式的中間目標檔案(Object File),在大多數時候,由於原始檔太多,編譯生成的中間目標檔案太多,而在連結時需要明顯地指出中間目標檔名,這對於編譯很不方便,所以,我們要給 中間目標檔案打個包,在Windows下這種包叫“庫檔案”(Library File),也就是 .lib 檔案,在UNIX下,是Archive File,也就是 .a 檔案。

  下面我們開始看看如何自己寫出makefile。

  Makefile的規則

  目標 : 需要的條件 (注意冒號兩邊有空格)

    命令  (注意前面用tab鍵開頭)

  解釋一下:

  1 目標可以是一個或多個,可以是Object File,也可以是執行檔案,甚至可以是一個標籤。

  2 需要的條件就是生成目標所需要的檔案或目標

  3 命令就是生成目標所需要執行的指令碼

  總結一下,就是說一條makefile規則規定了編譯的依賴關係,也就是目標檔案依賴於條件,生成規則用命令來描述。在編譯時,如果需要的條件的檔案比目標更新的話,就會執行生成命令來更新目標。

  下面舉個簡單的例子說明。如果一個工程有3個頭檔案,和8個C檔案,我們為了完成前面所述的那三個規則,我們的Makefile應該是下面的這個樣子的。

  edit : main.o kbd.o command.o display.o /
           insert.o search.o files.o utils.o
            cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o /
                       insert.o search.o files.o utils.o

    main.o : main.c defs.h
            cc -c main.c
    kbd.o : kbd.c defs.h command.h
            cc -c kbd.c
    command.o : command.c defs.h command.h
            cc -c command.c
    display.o : display.c defs.h buffer.h
            cc -c display.c
    insert.o : insert.c defs.h buffer.h
            cc -c insert.c
    search.o : search.c defs.h buffer.h
            cc -c search.c
    files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
            cc -c files.c
    utils.o : utils.c defs.h
            cc -c utils.c
    clean :
            rm edit main.o kbd.o command.o display.o /
               insert.o search.o files.o utils.o

  將上面的內容寫入到Makefile檔案中,然後執行make就可以進行編譯,執行make clean就可以刪除所有目標檔案。解釋一下,也就是說生成最終的目標檔案edit,依賴於一系列的.o目標檔案,而這些.o檔案又是需要用原始檔來編譯生成的。

  需要注意的是,clean後面沒有條件,而clean本身也不是檔案,它只不過是一個動作名字其冒號後什麼也沒有,那麼,make就不會自動去找檔案的依賴性,也就不會自動執行其後所定義的命令。

  make是如何工作的

  在預設的方式下,也就是我們只輸入make命令。那麼,

    1、make會在當前目錄下找名字叫“Makefile”或“makefile”的檔案。
    2、如果找到,它會找檔案中的第一個目標檔案(target),在上面的例子中,他會找到“edit”這個檔案,並把這個檔案作為最終的目標檔案。
    3、如果edit檔案不存在,或是edit所依賴的後面的 .o 檔案的檔案修改時間要比edit這個檔案新,那麼,他就會執行後面所定義的命令來生成edit這個檔案。
    4、如果edit所依賴的.o檔案也不存在,那麼make會在當前檔案中找目標為.o檔案的依賴性,如果找到則再根據那一個規則生成.o檔案。(這有點像一個堆疊的過程)
    5、當然,你的C檔案和H檔案是存在的啦,於是make會生成 .o 檔案,然後再用 .o 檔案生命make的終極任務,也就是執行檔案edit了。

  makefile中使用變數

  前面的知識已經足以讓你自己完成一個簡單的makefile了,不過makefile的精妙之處遠不止如此,下面來看看如何在makefile中使用變數吧。

  在上面的例子中,先讓我們看看edit的規則:

      edit : main.o kbd.o command.o display.o /
                  insert.o search.o files.o utils.o
            cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o /
                       insert.o search.o files.o utils.o

  我們可以看到[.o]檔案的字串被重複了兩次,如果我們的工程需要加入一個新的[.o]文 件,那麼我們需要在兩個地方加(應該是三個地方,還有一個地方在clean中)。當然,我們的makefile並不複雜,所以在兩個地方加也不累,但如果 makefile變得複雜,那麼我們就有可能會忘掉一個需要加入的地方,而導致編譯失敗。所以,為了makefile的易維護,在makefile中我們 可以使用變數。makefile的變數也就是一個字串,理解成C語言中的巨集可能會更好。

  於是,我們使用變數objects

  objects = main.o kbd.o command.o display.o /
              insert.o search.o files.o utils.o

  這樣一來,原來的makefile變成如下的樣子:

  objects = main.o kbd.o command.o display.o /
              insert.o search.o files.o utils.o

    edit : $(objects)
            cc -o edit $(objects)
    main.o : main.c defs.h
            cc -c main.c
    kbd.o : kbd.c defs.h command.h
            cc -c kbd.c
    command.o : command.c defs.h command.h
            cc -c command.c
    display.o : display.c defs.h buffer.h
            cc -c display.c
    insert.o : insert.c defs.h buffer.h
            cc -c insert.c
    search.o : search.c defs.h buffer.h
            cc -c search.c
    files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
            cc -c files.c
    utils.o : utils.c defs.h
            cc -c utils.c
    clean :
            rm edit $(objects)

  這樣看起來方便多了吧,也更加省事了。如果有新的.o檔案怎麼辦?當然是在objects裡面添加了,這樣只需要一處改變,很方便吧。

  讓make自動推導

  GNU的make很強大,它可以自動推導檔案以及檔案依賴關係後面的命令,於是我們就沒必要去在每一個[.o]檔案後都寫上類似的命令,因為,我們的make會自動識別,並自己推導命令。

  只要make看到一個[.o]檔案,它就會自動的把[.c]檔案加在依賴關係中,如果make找到一 個whatever.o,那麼whatever.c,就會是whatever.o的依賴檔案。並且 cc -c whatever.c 也會被推匯出來,於是,我們的makefile再也不用寫得這麼複雜。我們的是新的makefile又出爐了。

  objects = main.o kbd.o command.o display.o /
              insert.o search.o files.o utils.o

    edit : $(objects)
            cc -o edit $(objects)

    main.o : defs.h
    kbd.o : defs.h command.h
    command.o : defs.h command.h
    display.o : defs.h buffer.h
    insert.o : defs.h buffer.h
    search.o : defs.h buffer.h
    files.o : defs.h buffer.h command.h
    utils.o : defs.h

  clean :
            rm edit $(objects)

  當然,如果你覺得那麼多[.o]和[.h]的依賴有點不爽的話,好吧,沒有問題,這個對於make來說很容易,誰叫它提供了自動推導命令和檔案的功能呢?來看看最新風格的makefile吧。

  objects = main.o kbd.o command.o display.o /
              insert.o search.o files.o utils.o

    edit : $(objects)
            cc -o edit $(objects)

    $(objects) : defs.h
    kbd.o command.o files.o : command.h
    display.o insert.o search.o files.o : buffer.h
    clean :
            rm edit $(objects)

  不過話說回來,本人並不推薦這種方法。雖然簡單,但是這種方法破壞了檔案本身的依賴關係。如果檔案過多的話,可能你自己都不清楚了。

  怎麼樣,makefile是不是既簡單又強大?其實makefile遠比這更強大,容我日後再慢慢介紹,今天就先到這裡。

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  最後,歡迎大家拍磚啊。