原创 Makedile之二 Makefile 介绍

 2009-6-26 11:16  2241 6 6 分类: MCU/ 嵌入式

#Makefile 介绍
   make命令执行时, 需要一个Makefile文件, 以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接程序
首先, 我们用一个示例来说明Makefile的书写规则. 这个示例来源于GNU的make使用手册,在这个
示例中, 我们的工程有8个C文件, 和3个头文件,我们要写一个Makefile来告诉make命令如何编译
和链接这几个文件. 我们的规则是:
(1)如果这个工程没有编译过, 那么我们的所有C文件都要编译并被链接.
(2)如果这个工程的某几个C文件被修改, 那么我们只编译被修改的C文件, 并链接目标程序.
(3)如果这个工程的头文件被改变了, 那么我们需要编译引用了这几个头文件的C文件, 并链接目
标程序。
   只要我们的Makefile写得够好, 所有的这一切, 我们只用一个make命令就可以完成, make命
令会自动智能地根据当前的文件修改的情况来确定哪些文件需要重编译, 从而自己编译所需要的
文件和链接目标程序.

一. Makefile的规则
   在讲述这个Makefile之前, 先来粗略地看一看Makefile的规则.

   target ... : prerequisites ...
       command
       ...
       ...
   target:           目标文件, 可以是Object File, 也可以是执行文件.还可以是一个标签
                   (Label), 对于标签这种特性,在后续的"伪目标"章节中会有叙述.
   prerequisites:   要生成那个target所需要的文件或是目标.
   command:       make需要执行的命令(任意的Shell命令).

   这是一个文件的依赖关系, 也就是说,target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites
中的文件, 其生成规则定义在command中. 说白一点就是说, prerequisites中如果有一个以上的
文件比target文件要新的话, command所定义的命令就会被执行. 这就是Makefile的规则.也就是
Makefile中最核心的内容.

二. 示例
   如前面所说, 如果一个工程有3个头文件, 和8个C文件,我们为了完成前面所述的那三个规则
我们的Makefile应该是下面的这个样子:
####################################################################################
#Exampke make start
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
#Example make end
####################################################################################
   反斜杠(\)是换行符的意思. 这样比较便于Makefile的易读.我们可以把这个内容保存在文件
为 "Makefile" 或 "makefile" 的文件中, 然后在该目录下直接输入命令 "make" 就可以生成执
行文件edit. 如果要删除执行文件和所有的中间目标文件, 那么, 只要简单地执行一下
make clean 就可以了.
   在这个makefile中, 目标文件(target)包含: 执行文件edit和中间目标文件(*.o),依赖文件
(prerequisites)就是冒号后面的那些.c文件和.h文件. 每一个.o文件都有一组依赖文件,而这些
.o文件又是执行文件edit的依赖文件. 依赖关系的实质上就是说明了目标文件是由哪些文件生成
的, 换言之, 目标文件是哪些文件更新的.
   定义好依赖关系后, 后续的那一行定义了如何生成目标文件的操作系统命令, 一定要以一个
Tab键作为开头. 记住, make并不管命令是怎么工作的, 他只管执行所定义的命令. make会比较
targets文件和prerequisites文件的修改日期, 如果prerequisites文件的日期要比targets文件
的日期要新, 或者target不存在的话, 那么, make就会执行后续定义的命令.
   这里要说明一点的是, clean不是一个文件, 它只不过是一个动作名字, 有点像C语言中的
lable一样, 其冒号后什么也没有, 那么, make就不会自动去找文件的依赖性,也就不会自动执行
其后所定义的命令. 要执行其后的命令, 就要在make命令后明显得指出这个lable的名字.这样的
方法非常有用, 我们可以在一个makefile中定义不用的编译或是和编译无关的命令, 比如程序的
打包, 程序的备份, 等等.

三. make是如何工作的
   在默认的方式下, 也就是我们只输入make命令. 那么,
   1. make会在当前目录下找名字叫Makefile或makefile的文件.
   2. 如果找到, 它会找文件中的第一个target, 在上例中, 他会找到edit文件,并把这个文件
作为最终的目标文件.
   3. 如果edit文件不存在,或是edit所依赖的后面的.o文件的文件修改时间要比edit这个文件
新, 那么, 他就会执行后面所定义的命令来生成edit这个文件.
   4. 如果edit所依赖的.o文件也存在, 那么make会在当前文件中找目标为.o文件的依赖性,如
果找到则再根据那一个规则生成.o文件(这有点像一个堆栈的过程).
   5. 当然, 你的C文件和H文件是存在的, 于是make会生成.o文件, 然后再用.o文件生成edit.

   这就是整个make的依赖性, make会一层一层地去找文件的依赖关系, 直到最终编译出第一个
目标文件. 在找寻的过程中, 如果出现错误, 比如最后被依赖的文件找不到, 那么make就会直接
退出, 并报错. 而对于所定义的命令的错误, 或是编译不成功, make根本不理. make只管文件的
依赖性, 即, 如果在我找了依赖关系之后, 冒号后面的文件还是不在, 那么对不起, 我就不工作
啦.
   通过上述分析, 我们知道, 像clean这种, 没有被第一个目标文件直接或间接关联,那么它后
面所定义的命令将不会被自动执行, 不过, 我们可以显式要make执行. 即命令--make clean, 以
此来清除所有的目标文件, 以便重编译.
   于是在我们编程中, 如果这个工程已被编译过了,当我们修改了其中一个源文件,比如file.c
那么根据我们的依赖性,我们的目标file.o会被重编译, 也就是在这个依性关系后面所定义的命令
于是file.o的文件也是最新的啦, 于是file.o的文件修改时间要比edit要新,所以edit也会被重新
链接. 而如果我们改变了command.h, 那么, kdb.o, command.o和files.o都会被重编译, 并且,
edit会被重新链接.

四. makefile中使用变量
   在上面的例子中, 先让我们看看edit的规则:
####################################################################################
#Exampke make start
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
#Example make end
####################################################################################
   我们可以看到.o文件的字符串被重复了两次, 如果我们的工程需要加入一个新的.o文件, 那
么我们需要在两个地方加(应该是三个地方, 还有一个地方在clean中).当然, 我们的makefile并
不复杂, 所以在两个地方加也不累, 但如果makefile变得复杂, 那么我们就有可能会忘掉一个需
要加入的地方, 而导致编译失败. 所以, 为了makefile的易维护, 在makefile中我们可以使用变
量. makefile的变量也就是一个字符串, 理解成 C语言中的宏可能会更好.
   比如, 我们声明一个变量, 叫objects, OBJECTS, objs, OBJS, obj, 或是OBJ, 反正不管什
么, 只要能够表示obj文件就行了. 我们在makefile一开始就这样定义:
objects = main.o kbd.o command.o display.o \
       insert.o search.o files.o utils.o
   于是, 我们就可以很方便地在我们的makefile中以$(objects)的方式来使用这个变量了, 于
是我们的改良版makefile就变成下面这个样子:

####################################################################################
#Exampke make start
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)
#Example make end
####################################################################################

于是如果有新的.o 文件加入, 我们只需简单地修改一下objects变量就可以了.

五. 让make自动推导
   GNU的make很强大, 它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令,于是我们就没必要去
在每一个.o文件后都写上类似的命令, 因为, 我们的make会自动识别, 并自己推导命令.
   只要make看到一个.o文件, 它就会自动的把.c文件加在依赖关系中, 如果make找到一个
whatever.o, 那么whatever.c就会是whatever.o的依赖文件, 并且cc -c whatever.c也会被推导
出来, 于是, 我们的makefile再也不用写得这么复杂. 我们的是新的makefile又出炉了.

####################################################################################
#Exampke make start
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

.PHONY: clean
clean :
   rm edit $(objects)
#Example make end
####################################################################################

   这种方法, 也就是make的 "隐晦规则" . 上面文件内容中, ".PHONY" 表示, clean是个伪目
标文件.

六. 另类风格的makefile

   既然我们的make可以自动推导命令, 那么我看到那堆.o和.h的依赖就有点不爽, 那么多的重
复的.h, 能不能把其收拢起来? 没有问题! 这个对于make来说很容易.

####################################################################################
#Exampke make start
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

.PHONY: clean
clean:
   rm edit $(objects)
#Example make end
####################################################################################

   这种风格, 让我们的makefile变得很简单, 但我们的文件依赖关系就显得有点凌乱了.

七. 清空目标文件的规则
   每个Makefile中都应该写一个清空目标文件(.o和执行文件)的规则, 这不仅便于重编译, 也
很利于保持文件的清洁. 一般的风格都是:

clean:
   rm edit $(objects)

更为稳健的做法是:
.PHONY: clean
clean:
   -rm edit $(objects)

   前面说过, .PHONY意思表示clean是一个 "伪目标", 而在rm命令前面加了一个小减号的意思
就是, 也许某些文件出现问题, 但不要管, 继续做后面的事. clean的规则不要放在文件的开头,
不然, 这就会变成make的默认目标. 不成文的规矩是 "clean" 从来都是放在文件的最后.