linux下的Makefile詳解（4）

阿新 • • 發佈：2019-01-26

使用變數
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在Makefile中的定義的變數，就像是C/C++語言中的巨集一樣，他代表了一個文字字串，在Makefile中執行的時候其會自動原模原樣地展開在所使用的地方。其與C/C++所不同的是，你可以在Makefile中改變其值。在Makefile中，變數可以使用在“目標”，“依賴目標”，“命令”或是Makefile的其它部分中。

變數的命名字可以包含字元、數字，下劃線（可以是數字開頭），但不應該含有“:”、“#”、“=”或是空字元（空格、回車等）。變數是大小寫敏感的，“foo”、“Foo”和“FOO”是三個不同的變數名。傳統的Makefile的變數名是全大寫的命名方式，但我推薦使用大小寫搭配的變數名，如：MakeFlags。這樣可以避免和系統的變數衝突，而發生意外的事情。

有一些變數是很奇怪字串，如“$<”、“

[email protected]”等，這些是自動化變數，我會在後面介紹。

一、變數的基礎

變數在宣告時需要給予初值，而在使用時，需要給在變數名前加上“$”符號，但最好用小括號“（）”或是大括號“{}”把變數給包括起來。如果你要使用真實的“$”字元，那麼你需要用“$$”來表示。

變數可以使用在許多地方，如規則中的“目標”、“依賴”、“命令”以及新的變數中。先看一個例子：

objects = program.o foo.o utils.o
program : $(objects)
cc -o program $(objects)

$(objects) : defs.h

變數會在使用它的地方精確地展開，就像C/C++中的巨集一樣，例如：

foo = c
prog.o : prog.$(foo)
$(foo)$(foo) -$(foo) prog.$(foo)

展開後得到：

prog.o : prog.c
cc -c prog.c

當然，千萬不要在你的Makefile中這樣幹，這裡只是舉個例子來表明Makefile中的變數在使用處展開的真實樣子。可見其就是一個“替代”的原理。

另外，給變數加上括號完全是為了更加安全地使用這個變數，在上面的例子中，如果你不想給變數加上括號，那也可以，但我還是強烈建議你給變數加上括號。

二、變數中的變數

在定義變數的值時，我們可以使用其它變數來構造變數的值，在Makefile中有兩種方式來在用變數定義變數的值。

先看第一種方式，也就是簡單的使用“=”號，在“=”左側是變數，右側是變數的值，右側變數的值可以定義在檔案的任何一處，也就是說，右側中的變數不一定非要是已定義好的值，其也可以使用後面定義的值。如：

foo = $(bar)
bar = $(ugh)
ugh = Huh?

all:
echo $(foo)

我們執行“make all”將會打出變數$(foo)的值是“Huh?”（ $(foo)的值是$(bar)，$(bar)的值是$(ugh)，$(ugh)的值是“Huh?”）可見，變數是可以使用後面的變數來定義的。

這個功能有好的地方，也有不好的地方，好的地方是，我們可以把變數的真實值推到後面來定義，如：

CFLAGS = $(include_dirs) -O
include_dirs = -Ifoo -Ibar

當“CFLAGS”在命令中被展開時，會是“-Ifoo -Ibar -O”。但這種形式也有不好的地方，那就是遞迴定義，如：

CFLAGS = $(CFLAGS) -O

或：

A = $(B)
B = $(A)

這會讓make陷入無限的變數展開過程中去，當然，我們的make是有能力檢測這樣的定義，並會報錯。還有就是如果在變數中使用函式，那麼，這種方式會讓我們的make執行時非常慢，更糟糕的是，他會使用得兩個make的函式“wildcard”和“shell”發生不可預知的錯誤。因為你不會知道這兩個函式會被呼叫多少次。

為了避免上面的這種方法，我們可以使用make中的另一種用變數來定義變數的方法。這種方法使用的是“:=”操作符，如：

x := foo
y := $(x) bar
x := later

其等價於：

y := foo bar
x := later

值得一提的是，這種方法，前面的變數不能使用後面的變數，只能使用前面已定義好了的變數。如果是這樣：

y := $(x) bar
x := foo

那麼，y的值是“bar”，而不是“foo bar”。

上面都是一些比較簡單的變數使用了，讓我們來看一個複雜的例子，其中包括了make的函式、條件表示式和一個系統變數“MAKELEVEL”的使用：

ifeq (0,${MAKELEVEL})
cur-dir := $(shell pwd)
whoami := $(shell whoami)
host-type := $(shell arch)
MAKE := ${MAKE} host-type=${host-type} whoami=${whoami}
endif

關於條件表示式和函式，我們在後面再說，對於系統變數“MAKELEVEL”，其意思是，如果我們的make有一個巢狀執行的動作（參見前面的“巢狀使用make”），那麼，這個變數會記錄了我們的當前Makefile的呼叫層數。

下面再介紹兩個定義變數時我們需要知道的，請先看一個例子，如果我們要定義一個變數，其值是一個空格，那麼我們可以這樣來：

nullstring :=
space := $(nullstring) # end of the line

nullstring是一個Empty變數，其中什麼也沒有，而我們的space的值是一個空格。因為在操作符的右邊是很難描述一個空格的，這裡採用的技術很管用，先用一個Empty變數來標明變數的值開始了，而後面採用“#”註釋符來表示變數定義的終止，這樣，我們可以定義出其值是一個空格的變數。請注意這裡關於“#”的使用，註釋符“#”的這種特性值得我們注意，如果我們這樣定義一個變數：

dir := /foo/bar # directory to put the frobs in

dir這個變數的值是“/foo/bar”，後面還跟了4個空格，如果我們這樣使用這樣變數來指定別的目錄——“$(dir)/file”那麼就完蛋了。

還有一個比較有用的操作符是“?=”，先看示例：

FOO ?= bar

其含義是，如果FOO沒有被定義過，那麼變數FOO的值就是“bar”，如果FOO先前被定義過，那麼這條語將什麼也不做，其等價於：

ifeq ($(origin FOO), undefined)
FOO = bar
endif

三、變數高階用法

這裡介紹兩種變數的高階使用方法，第一種是變數值的替換。

我們可以替換變數中的共有的部分，其格式是“$(var:a=b)”或是“${var:a=b}”，其意思是，把變數“var”中所有以“a”字串“結尾”的“a”替換成“b”字串。這裡的“結尾”意思是“空格”或是“結束符”。

還是看一個示例吧：

foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:.o=.c)

這個示例中，我們先定義了一個“$(foo)”變數，而第二行的意思是把“$(foo)”中所有以“.o”字串“結尾”全部替換成“.c”，所以我們的“$(bar)”的值就是“a.c b.c c.c”。

另外一種變數替換的技術是以“靜態模式”（參見前面章節）定義的，如：

foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:%.o=%.c)

這依賴於被替換字串中的有相同的模式，模式中必須包含一個“%”字元，這個例子同樣讓$(bar)變數的值為“a.c b.c c.c”。

第二種高階用法是——“把變數的值再當成變數”。先看一個例子：

x = y
y = z
a := $($(x))

在這個例子中，$(x)的值是“y”，所以$($(x))就是$(y)，於是$(a)的值就是“z”。（注意，是“x=y”，而不是“x=$(y)”）

我們還可以使用更多的層次：

x = y
y = z
z = u
a := $($($(x)))

這裡的$(a)的值是“u”，相關的推導留給讀者自己去做吧。

讓我們再複雜一點，使用上“在變數定義中使用變數”的第一個方式，來看一個例子：

x = $(y)
y = z
z = Hello
a := $($(x))

這裡的$($(x))被替換成了$($(y))，因為$(y)值是“z”，所以，最終結果是：a:=$(z)，也就是“Hello”。

再複雜一點，我們再加上函式：

x = variable1
variable2 := Hello
y = $(subst 1,2,$(x))
z = y
a := $($($(z)))

這個例子中，“$($($(z)))”擴充套件為“$($(y))”，而其再次被擴充套件為“$($(subst 1,2,$(x)))”。$(x)的值是“variable1”，subst函式把“variable1”中的所有“1”字串替換成“2”字串，於是，“variable1”變成“variable2”，再取其值，所以，最終，$(a)的值就是$(variable2)的值——“Hello”。（喔，好不容易）

在這種方式中，或要可以使用多個變數來組成一個變數的名字，然後再取其值：

first_second = Hello
a = first
b = second
all = $($a_$b)

這裡的“$a_$b”組成了“first_second”，於是，$(all)的值就是“Hello”。

再來看看結合第一種技術的例子：

a_objects := a.o b.o c.o
1_objects := 1.o 2.o 3.o

sources := $($(a1)_objects:.o=.c)

這個例子中，如果$(a1)的值是“a”的話，那麼，$(sources)的值就是“a.c b.c c.c”；如果$(a1)的值是“1”，那麼$(sources)的值是“1.c 2.c 3.c”。

再來看一個這種技術和“函式”與“條件語句”一同使用的例子：

ifdef do_sort
func := sort
else
func := strip
endif

bar := a d b g q c

foo := $($(func) $(bar))

這個示例中，如果定義了“do_sort”，那麼：foo := $(sort a d b g q c)，於是$(foo)的值就是“a b c d g q”，而如果沒有定義“do_sort”，那麼：foo := $(sort a d b g q c)，呼叫的就是strip函式。

當然，“把變數的值再當成變數”這種技術，同樣可以用在操作符的左邊：

dir = foo
$(dir)_sources := $(wildcard $(dir)/*.c)
define $(dir)_print
lpr $($(dir)_sources)
endef

這個例子中定義了三個變數：“dir”，“foo_sources”和“foo_print”。

四、追加變數值

我們可以使用“+=”操作符給變數追加值，如：

objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects += another.o

於是，我們的$(objects)值變成：“main.o foo.o bar.o utils.o another.o”（another.o被追加進去了）

使用“+=”操作符，可以模擬為下面的這種例子：

objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects := $(objects) another.o

所不同的是，用“+=”更為簡潔。

如果變數之前沒有定義過，那麼，“+=”會自動變成“=”，如果前面有變數定義，那麼“+=”會繼承於前次操作的賦值符。如果前一次的是“:=”，那麼“+=”會以“:=”作為其賦值符，如：

variable := value
variable += more

等價於：

variable := value
variable := $(variable) more

但如果是這種情況：

variable = value
variable += more

由於前次的賦值符是“=”，所以“+=”也會以“=”來做為賦值，那麼豈不會發生變數的遞補歸定義，這是很不好的，所以make會自動為我們解決這個問題，我們不必擔心這個問題。

五、override 指示符

如果有變數是通常make的命令列引數設定的，那麼Makefile中對這個變數的賦值會被忽略。如果你想在Makefile中設定這類引數的值，那麼，你可以使用“override”指示符。其語法是：

override <variable> = <value>

override <variable> := <value>

當然，你還可以追加：

override <variable> += <more text>

對於多行的變數定義，我們用define指示符，在define指示符前，也同樣可以使用ovveride指示符，如：

override define foo
bar
endef

六、多行變數

還有一種設定變數值的方法是使用define關鍵字。使用define關鍵字設定變數的值可以有換行，這有利於定義一系列的命令（前面我們講過“命令包”的技術就是利用這個關鍵字）。

define指示符後面跟的是變數的名字，而重起一行定義變數的值，定義是以endef關鍵字結束。其工作方式和“=”操作符一樣。變數的值可以包含函式、命令、文字，或是其它變數。因為命令需要以[Tab]鍵開頭，所以如果你用define定義的命令變數中沒有以[Tab]鍵開頭，那麼make就不會把其認為是命令。

下面的這個示例展示了define的用法：

define two-lines
echo foo
echo $(bar)
endef

七、環境變數

make執行時的系統環境變數可以在make開始執行時被載入到Makefile檔案中，但是如果Makefile中已定義了這個變數，或是這個變數由make命令列帶入，那麼系統的環境變數的值將被覆蓋。（如果make指定了“-e”引數，那麼，系統環境變數將覆蓋Makefile中定義的變數）

因此，如果我們在環境變數中設定了“CFLAGS”環境變數，那麼我們就可以在所有的Makefile中使用這個變量了。這對於我們使用統一的編譯引數有比較大的好處。如果Makefile中定義了CFLAGS，那麼則會使用Makefile中的這個變數，如果沒有定義則使用系統環境變數的值，一個共性和個性的統一，很像“全域性變數”和“區域性變數”的特性。

當make巢狀呼叫時（參見前面的“巢狀呼叫”章節），上層Makefile中定義的變數會以系統環境變數的方式傳遞到下層的Makefile中。當然，預設情況下，只有通過命令列設定的變數會被傳遞。而定義在檔案中的變數，如果要向下層Makefile傳遞，則需要使用exprot關鍵字來宣告。（參見前面章節）

當然，我並不推薦把許多的變數都定義在系統環境中，這樣，在我們執行不用的Makefile時，擁有的是同一套系統變數，這可能會帶來更多的麻煩。

八、目標變數

前面我們所講的在Makefile中定義的變數都是“全域性變數”，在整個檔案，我們都可以訪問這些變數。當然，“自動化變數”除外，如“$<”等這種類量的自動化變數就屬於“規則型變數”，這種變數的值依賴於規則的目標和依賴目標的定義。

當然，我樣同樣可以為某個目標設定區域性變數，這種變數被稱為“Target-specific Variable”，它可以和“全域性變數”同名，因為它的作用範圍只在這條規則以及連帶規則中，所以其值也只在作用範圍內有效。而不會影響規則鏈以外的全域性變數的值。

其語法是：

<target ...> : <variable-assignment>

<target ...> : overide <variable-assignment>

<variable-assignment>可以是前面講過的各種賦值表示式，如“=”、“:=”、“+=”或是“？=”。第二個語法是針對於make命令列帶入的變數，或是系統環境變數。

這個特性非常的有用，當我們設定了這樣一個變數，這個變數會作用到由這個目標所引發的所有的規則中去。如：

prog : CFLAGS = -g
prog : prog.o foo.o bar.o
$(CC) $(CFLAGS) prog.o foo.o bar.o

prog.o : prog.c
$(CC) $(CFLAGS) prog.c

foo.o : foo.c
$(CC) $(CFLAGS) foo.c

bar.o : bar.c
$(CC) $(CFLAGS) bar.c

在這個示例中，不管全域性的$(CFLAGS)的值是什麼，在prog目標，以及其所引發的所有規則中（prog.o foo.o bar.o的規則），$(CFLAGS)的值都是“-g”

九、模式變數

在GNU的make中，還支援模式變數（Pattern-specific Variable），通過上面的目標變數中，我們知道，變數可以定義在某個目標上。模式變數的好處就是，我們可以給定一種“模式”，可以把變數定義在符合這種模式的所有目標上。

我們知道，make的“模式”一般是至少含有一個“%”的，所以，我們可以以如下方式給所有以[.o]結尾的目標定義目標變數：

%.o : CFLAGS = -O

同樣，模式變數的語法和“目標變數”一樣：

<pattern ...> : <variable-assignment>

<pattern ...> : override <variable-assignment>

override同樣是針對於系統環境傳入的變數，或是make命令列指定的變數。

linux下的Makefile詳解（4）

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linux下的Makefile詳解（9）完！

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