提示：本文在原博文的基礎上做了一點點修改與完善，諸如原博文的後面有顯示不全的地方，自己已完善！

一
目的：編寫一個實用的makefile，能自動編譯當前目錄下所有.c/.cpp原始檔，支援二者混合編譯。並且當某個.c/.cpp、.h或依賴的原始檔被修改後，僅重編涉及到的原始檔，未涉及的不編譯。

二
要達到這個目的，用到的技術有：
1-使用wildcard函式來獲得當前目錄下所有.c/.cpp檔案的列表。
2-make的多目標規則。
3-make的模式規則。
4-用gcc -MM命令得到一個.c/.cpp檔案include了哪些檔案。（具體使用細節，請點選博文連結）
5-用sed命令對gcc -MM命令的結果作修改。
6-用include命令包含依賴描述檔案.d。

三 準備知識
（一）多目標
對makefile裡下面2行，可看出多目標特徵，執行make bigoutput或make littleoutput可看到結果：

bigoutput littleoutput: defs.h pub.h  
    @echo [email protected] $(subst output,OUTPUT,[email protected]) $^  

註釋：[email protected]指該規則目標集合中能引起該規則執行的目標，$^指這個規則裡所有依賴的集合。
該行是把目標（bigoutput或littleoutput）裡的子串output替換成大寫的OUTPUT
 
  

（二）隱含規則
對makefile裡下面4行，可看出make的隱含規則，執行foo可看到結果：
第3、4行表示由.c得到.o，第1、2行表示由.o得到可執行檔案。
如果把第3、4行註釋的話，效果一樣。
即不寫.o來自.c的規則，它會自動執行gcc -c -o foo.o foo.c這條命令，由.c編譯出.o(其中-c表示只編譯不連結)，然後自動執行gcc -o foo foo.o連結為可執行檔案。

foo:foo.o  
 gcc -o foo foo.o; ./foo  #連結目標檔案成可執行檔案，並執行該檔案
foo.o:foo.c     #註釋該行看效果  
 gcc -c foo.c
 
 -o foo.o #註釋該行看效果  

（三）定義模式規則
下面定義了一個模式規則，即如何由.c檔案生成.d檔案的規則。

foobar: foo.d bar.d  
    @echo complete generate foo.d and bar.d  

#make會對當前目錄下的每個.c檔案，依次該依賴規則裡面的命令，
使得每個.c檔案生成對應.d檔案。
%.d: %.c    
    @echo from $< to [email protected]  
    g++ -MM $< > [email protected]  

假定當前目錄下有2個.c檔案：foo.c和bar.c（檔案內容隨意）。
驗證方法有2種，都可：
1-執行make foo.d(或make bar.d)，表示想要生成foo.d這個目標。
根據規則%.d: %.c，這時%匹配foo，這樣%.c等於foo.c，即foo.d這個目標依賴於foo.c。
此時會自動執行該規則裡的命令gcc -MM foo.c > foo.d，來生成foo.d這個目標。
2-執行make foo bar，因為foo bar依賴於foo.d和bar.d這2個檔案，即會一次性生成這2個檔案。

四
下面詳述如何自動生成依賴性，從而實現本例的makefile。

（一）
本例使用了makefile的模式規則，目的是對當前目錄下每個.c檔案，生成其對應的.d檔案，例如由main.c生成的.d檔案內容為：

main.o : main.c command.h  

這裡指示了main.o目標依賴於哪幾個原始檔，我們只要把這一行的內容，通過make的include指令包含到makefile檔案裡，即可在其任意一個依賴檔案被修改後，重新編譯目標main.o。
下面詳解如何生成這個.d檔案。

（二）
gcc/g++編譯器有一個-MM選項，可以對某個.c/.cpp檔案，分析其依賴的原始檔，例如假定main.c的內容為：

#include <stdio.h>//標準標頭檔案(以<>方式包含的)，被-MM選項忽略，被-M選項收集  
#include "stdlib.h"//標準標頭檔案(以""方式包含的)，被-MM選項忽略，被-M選項收集  
#include "command.h"  
int main()  
{  
    printf("##### Hello Makefile #####\n");  
    return 0;  
}  

則執行
gcc -MM main.c後，螢幕輸出：
    main.o: main.c command.h  
cc -M main.c後，螢幕輸出：
    main.o: main.c /usr/include/stdio.h /usr/include/features.h \  
    /usr/include/bits/predefs.h /usr/include/sys/cdefs.h \  
    /usr/include/bits/wordsize.h /usr/include/gnu/stubs.h \  
    /usr/include/gnu/stubs-64.h \  
    /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.4.3/include/stddef.h \  
    /usr/include/bits/types.h /usr/include/bits/typesizes.h \  
    /usr/include/libio.h /usr/include/_G_config.h /usr/include/wchar.h \  
    /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.4.3/include/stdarg.h \  
    /usr/include/bits/stdio_lim.h /usr/include/bits/sys_errlist.h \  
    /usr/include/stdlib.h /usr/include/sys/types.h /usr/include/time.h \  
    /usr/include/endian.h /usr/include/bits/endian.h \  
    /usr/include/bits/byteswap.h /usr/include/sys/select.h \  
    /usr/include/bits/select.h /usr/include/bits/sigset.h \  
    /usr/include/bits/time.h /usr/include/sys/sysmacros.h \  
    /usr/include/bits/pthreadtypes.h /usr/include/alloca.h command.h  

（三）
可見，只要把這些行挪到makefile裡，就能自動定義main.c的依賴是哪些檔案了，做法是把命令的輸出重定向到.d檔案裡：gcc -MM main.c > main.d，再把這個.d檔案include到makefile裡。（’>’是重定向符號，把生成的資料重定向寫入指定的檔案中）

如何include當前目錄每個.c生成的.d檔案：

#使用$(wildcard *.c)來獲取工作目錄下的所有.c檔案的列表。  
sources:=$(wildcard *.c) 
#這裡dependence是所有.d檔案的列表.即把sources串裡的.c換成.d。  
dependence=$(sources:.c=.d) 
#include後面可以跟若干個檔名,用空格分開,支援萬用字元,
include $(dependence) 


----------
#例如：
#這裡是把所有.d檔案一次性全部include進來。**注意該句要放在終極目標all的規則
之後，否則.d檔案裡的規則會被誤當作終極規則了。**
include  foo.make  *.mk   

（四）
現在main.c command.h這幾個檔案，任何一個改了都會重編main.o。但這裡還有一個問題，如果修改了command.h，即在command.h中加入#include “pub.h”，這時：
1-再make，由於command.h改了，這時會重編main.o，並且會使用新加的pub.h，看起來是正常的。
2-這時開啟main.d檢視，發現main.d中未加入pub.h，因為根據模式規則%.d: %.c中的定義，只有依賴的.c檔案變了，才會重新生成.d，而剛才改的是command.h，不會重新生成main.d、及不會在main.d中加入對pub.h的依賴關係，這樣一來會導致問題。
3-修改新加的pub.h的內容，再make，果然問題出現了，make報告up to date，沒有像期望那樣重編譯main.o。
**現在問題在於，main.d裡的某個.h檔案改了，沒有重新生成main.d。進一步說，main.d裡給出的每個依賴檔案，任何一個改了，都要重新生成這個main.d。
所以main.d也要作為一個目標來生成，它的依賴應該是main.d裡的每個依賴檔案，也就是說make裡要有這樣的定義：**

main.d: main.c command.h
這時我們發現，main.d與main.o的依賴是完全相同的，可以利用make的多目標規則，把main.d與main.o這兩個目標的定義合併為一句：

main.o main.d: main.c command.h
現在，main.o: main.c command.h這一句我們已經有了，如何進一步得到main.o main.d: main.c command.h呢？

（五）
解決方法是行內字串替換，對main.o，取出其中的子串main，加上.d字尾得到main.d，再插入到main.o後面。能實現這種替換功能的命令是sed。
實現的時候，先用gcc -MM命令生成臨時檔案main.d.temp，再用sed命令從該臨時檔案中讀出內容(用<重定向輸入)。做替換後，再用>輸出到最終檔案main.d。
命令可以這麼寫：

g++ -MM main.c > main.d.temp  
sed 's,main\.o[ :]*,\1.o main.d : ,g' < main.d.temp > main.d  

其中：
#指示sed命令從臨時檔案main.d.temp讀取輸入，作為命令的來源字串。
 sed 's,\(main\)\.o[ :]*,\1.o main.d : ,g'   #是sed命令。
 < main.d.temp    
 > main.d     #把行內替換結果輸出到最終檔案main.d。

（六）

1.這條sed命令的結構是s/match/replace/g。有時為了清晰，可以把每個/寫成逗號，
即這裡的格式s,match,replace,g。
2.該命令表示把源串內的match都替換成replace，s指示match可以是正則表示式。
g表示把每行內所有match都替換，如果去掉g，則只有每行的第1處match被替換
(實際上不需要g，因為一個.d檔案中，只會在開頭有一個main.o:)。
3.這裡match是正則式\(main\)\.o[ :]*，它分成3段：
第1段是main，在sed命令裡把main用括號括起來，使接下來的replace中可以用\1
引用main。
第2段是\.o，表示匹配main.o，(這裡\不知何意，去掉也是可以的)。
第3段是正則式[ :]*，表示若干個空格或冒號，(其實一個.d裡只會有一個冒號，
如果這裡寫成[ ]*:，即匹配若干個空格後跟一個冒號，也是可以的)。

總體來說match用來匹配’main.o :’這樣的串。
這裡的replace是\1.o main.d :，其中\1會被替換為前面第1個用括號括起的內容，即main，這樣replace值為main.o main.d :
這樣該sed命令就實現了把main.o :替換為main.o main.d :的目的。

這兩行實現了把臨時檔案main.d.temp的內容main.o : main.c command.h改為main.o main.d : main.c command.h，並存入main.d檔案的功能。

（七）
進一步修改，採用自動化變數。使得當前目錄下有多個.c檔案時，make會依次對每個.c檔案執行這段規則，生成對應的.d：

gcc -MM  $< > [email protected].temp;  
sed 's,$∗\.o[ :]*,\1.o [email protected] :,g' < [email protected].temp > [email protected];  

（八）
現在來看上面2行的執行流程：

第一次make，假定這時從來沒有make過，所有.d檔案不存在，這時鍵入make：
1-include所有.d檔案的命令無效果。
2-首次編譯所有.c檔案。每個.c檔案中若#include了其它標頭檔案，會由編譯器自動讀取。由於這次是完整編譯，不存在什麼依賴檔案改了不會重編的問題。
3-對每個.c檔案，會根據依賴規則%.d: %.c，生成其對應的.d檔案，例如main.c生成的main.d檔案為：

main.o main.d: main.c command.h
第二次make，假定改了command.h、在command.h中加入#include “pub.h”，這時再make：
1-include所有.d檔案，例如include了main.d後，得到依賴規則：

main.o main.d: main.c command.h
注意所有include命令是首先執行的，make會先把所有include進來，再生成依賴規則關係。
2-此時，根據依賴規則，由於command.h的檔案戳改了，要重新生成main.o和main.d檔案。
3-先呼叫gcc -c main.c -o main.o生成main.o，
再呼叫gcc -MM main.c > main.d重新生成main.d。
此時main.d的依賴檔案裡增加了pub.h：

main.o main.d: main.c command.h pub.h
4-對其它依賴檔案沒改的.c（由其.d檔案得到），不會重新編譯.o和生成其.d。
5-最後會執行gcc $(objects) -o main生成最終可執行檔案。

第三次make，假定改了pub.h，再make。由於第二遍中，已把pub.h加入了main.d的依賴，此時會重編main.c，重新生成main.o和main.d。
這樣便實現了當前目錄下任一原始檔改了，自動編譯涉及它的.c。

（九）
進一步修改，得到目前大家普遍使用的版本：

set -e; rm -f [email protected]; \  
$(CC) -MM $(CPPFLAGS) $< > [email protected].$$$$; \  
sed 's,$∗\.o[ :]*,\1.o [email protected] : ,g' < [email protected].$$$$ > [email protected]; \  
rm -f [email protected].$$$$

第一行，set -e表示，如果某個命令的返回引數非0，那麼整個程式立刻退出。
rm -f用來刪除上一次make時生成的.d檔案，因為現在要重新生成這個.d，
老的可以刪除了(不刪也可以)。
第二行：前面臨時檔案是用固定的.d.temp作為字尾，為了防止重名覆蓋掉有用的檔案，
這裡把temp換成一個隨機數，該數可用$$得到，其值是當前程序號。
由於$是makefile特殊符號，一個$要用$$來轉義，所以2個$要寫成$$$$
（你可以在makefile裡用'echo $$$$'來顯示程序號的值）。
第三行：sed命令的輸入也改成該臨時檔案.


每個shell命令的程序號通常是不同的，為了每次呼叫$$$$時得到的程序號相同，
必須把這4行放在一條命令中，這裡用分號把它們連線成一條命令
（在書寫時為了易讀，用\拆成了多行），這樣每次.便是同一個檔案了。
你可以在makefile裡用下面命令來比較：

@echo $$$$; \
echo $$$$;  
@echo $$$$

輸出的結果是：（你輸出的結果很大可能不是以下值，也是正常的）
5879
5879
5880

**注意：第二行的echo前不能有@符號，否則會提示找不到該命令。原因在於@符號的作用
是執行命令之前不列印命令,而使用了接續符\,所以該行屬於上行，
若仍舊在該行行首新增@,等於在行首和行中添加了@，所以報錯了**

第四行：當make完後，每個臨時檔案.d.$$，已經不需要了，刪除之。
但每個.d檔案要在下一次make時被include進來，要保留。

（十）
綜合前面的分析，得到我們的makefile檔案：

#使用$(wildcard *.c)來獲取工作目錄下的所有.c檔案的列表  
sources:=$(wildcard *.c)  
objects:=$(sources:.c=.o)  
#這裡,dependence是所有.d檔案的列表.即把sources串裡的.c換成.d  
dependence:=$(sources:.c=.d)  

#所用的編譯工具  
CC=gcc  

#當$(objects)列表裡所有檔案都生成後，便可呼叫這裡的 $(CC) $^ -o [email protected] 命令生成最終目標all了  
#把all定義成第1個規則，使得可以把make all命令簡寫成make  
all: $(objects)  
 $(CC) $^ -o [email protected]  

#這段是make的模式規則，指示如何由.c檔案生成.o，即對每個.c檔案，呼叫gcc -c XX.c -o XX.o命令生成對應的.o檔案。  
#如果不寫這段也可以，因為make的隱含規則可以起到同樣的效果  
%.o: %.c  
 $(CC) -c $< -o [email protected]  

include $(dependence) #要放在終極目標all的規則之後，否則.d檔案裡的規則會被誤當作終極規則了  
%.d: %.c  
 set -e; rm -f [email protected]; \  
 $(CC) -MM $(CPPFLAGS) $< > [email protected].$$$$; \  
 sed 's,$∗\.o[ :]*,\1.o [email protected] :,g' < [email protected].$$$$ > [email protected]; \  
 rm -f [email protected].$$$$

.PHONY: clean #之所以把clean定義成偽目標，是因為這個目標並不對應實際的檔案  
clean:  
 rm -f all $(objects) $(dependence) #清除所有.o和.d檔案。-f表示被刪檔案不存在時不報錯 

（十一）
上面這個makefile已經能正常工作了（編譯C程式），但如果要用它編譯C++，變數CC值要改成g++，每個.c都要改成.cpp，有點繁瑣。現在我們繼續完善它，使其同時支援C和C++，並支援二者的混合編譯。

#一個實用的makefile，能自動編譯當前目錄下所有.c/.cpp原始檔，支援二者混合編譯  
#並且當某個.c/.cpp、.h或依賴的原始檔被修改後，僅重編涉及到的原始檔，未涉及的不編譯  
#詳解文件：http://blog.csdn.net/huyansoft/article/details/8924624  
#author：胡彥 2013-5-21  

#----------------------------------------------------------  
#編譯工具用g++，以同時支援C和C++程式，以及二者的混合編譯  
CC=g++  

#使用$(winldcard *.c)來獲取工作目錄下的所有.c檔案的列表  
#sources:=main.cpp command.c  

#變數sources得到當前目錄下待編譯的.c/.cpp檔案的列表，
#兩次呼叫winldcard、結果連在一起即可  
sources:=$(wildcard *.c) $(wildcard *.cpp)  

#變數objects得到待生成的.o檔案的列表，把sources中每個檔案的副檔名換成.o即可。
#這裡兩次呼叫patsubst函式，第1次把sources中所有.cpp換成.o，
#第2次把第1次結果裡所有.c換成.o  
objects:=$(patsubst %.c,%.o,$(patsubst %.cpp,%.o,$(sources)))  

#變數dependence得到待生成的.d檔案的列表，把objects中每個副檔名.o換成.d即可。
#也可寫成$(patsubst %.o,%.d,$(objects))  
dependence:=$(objects:.o=.d)  

#----------------------------------------------------------  
#當$(objects)列表裡所有檔案都生成後，便可呼叫這裡的 $(CC) $^ -o [email protected] 命令
#生成最終目標all了  
#把all定義成第1個規則，使得可以把make all命令簡寫成make  
all: $(objects)  
    $(CC) $(CPPFLAGS) $^ -o [email protected]  
    @./[email protected]   #編譯後立即執行  

#這段使用make的模式規則，指示如何由.c檔案生成.o，即對每個.c檔案，呼叫gcc -c XX.c -o XX.o命令生成對應的.o檔案  
#如果不寫這段也可以，因為make的隱含規則可以起到同樣的效果  
%.o: %.c  
    $(CC) $(CPPFLAGS) -c $< -o [email protected]  

#同上，指示如何由.cpp生成.o，可省略  
%.o: %.cpp  
    $(CC) $(CPPFLAGS) -c $< -o [email protected]  

#----------------------------------------------------------  
include $(dependence)   #要放在終極目標all的規則之後，否則.d檔案裡的規則會被誤當作終極規則了  

#因為這4行命令要多次凋用，定義成命令包以簡化書寫  
define gen_dep  
set -e; rm -f [email protected]; \  
$(CC) -MM $(CPPFLAGS) $< > [email protected].$$$$; \  
sed 's,$∗\.o[ :]*,\1.o [email protected] : ,g' < [email protected].$$$$ > [email protected]; \  
rm -f [email protected].$$$$
endef  

#指示如何由.c生成其依賴規則檔案.d  
#這段使用make的模式規則，指示對每個.c檔案，如何生成其依賴規則檔案.d，
#呼叫上面的命令包即可  
%.d: %.c  
    $(gen_dep)  

#同上，指示對每個.cpp，如何生成其依賴規則檔案.d  
%.d: %.cpp  
    $(gen_dep)  

#----------------------------------------------------------  
#清除所有臨時檔案（所有.o和.d）。之所以把clean定義成偽目標，是因為這個目標並不對應實際的檔案  
.PHONY: clean  
clean:  #.$$已在每次使用後立即刪除。-f引數表示被刪檔案不存在時不報錯  
    rm -f all $(objects) $(dependence)  

echo:   #除錯時顯示一些變數的值  
    @echo sources=$(sources)  
    @echo objects=$(objects)  
    @echo dependence=$(dependence)  
    @echo CPPFLAGS=$(CPPFLAGS)  

#提醒：當混合編譯.c/.cpp時，為了能夠在C++程式裡呼叫C函式，必須把每一個要呼叫的
#C函式，其宣告都包括在extern "C"{}塊裡面，這樣C++連結時才能成功連結它們。 

五
makefile學習體會：
剛學過C語言的讀者，可能會覺得makefile有點難，因為makefile不像C語言那樣，一招一式都那麼清晰明瞭。在makefile裡到處是“潛規則”，都是一些隱晦的東西，要弄明白只有搞清楚這些“潛規則”。
基本的規則無非是“一個依賴改了，去更新哪些目標”。
正因為隱晦動作較多，寫成一個makefile才不需要那麼多篇幅，畢竟專案程式碼才是主體。只要知道makefile的框架，往它的套路里填就行了。

較好的學習資料是《跟我一起寫Makefile.pdf》這篇文件（下載包裡已經附帶了），比較詳細，適合初學者。我們學習的目的是，能夠編寫一個像本文這樣的makefile，以滿足簡單專案的基本需求，這要求理解前面makefile幾個關鍵點：
1-多目標
2-隱含規則
3-定義模式規則
4-自動生成依賴性
可惜的是，這篇文件雖然比較全面，卻沒有以一個完整的例子為引導，對幾處要點沒有突出指明，尤其是“定義模式規則”在最後不顯眼的位置（第十一部分第五點），導致看了“自動生成依賴性”一節後還比較模糊。所以，看了《跟我一起寫Makefile.pdf》後，再結合本文針對性的講解，會有更實際的收穫。
另一個學習資料是《GNU make v3.80中文手冊v1.5.pdf》，這個手冊更詳細，但較枯燥，不適合完整學習，通常是遇到問題再去查閱。

[END]