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学习MakeFile

Makefile其实不难学,对于一些基本概念百度上应该很多,这里分享一个循序渐进的学习方式,保证让你快速掌握Makefile的编写。本文首发于公众号:良许Linux,里面有一个 Makefile 系列,欢迎关注交流!

1. 前言

通过之前章节的学习,我们对Makefile有个基础的认识,现在开始自己动手写Makefile。目前网络上有不少可以自动生成Makefile的工具,但很多项目其实没必要那么复杂,完全可以自己动手写出来。而且对于初学者来说,自己动手写一遍Makefile可以顶看十遍高手写的Makefile,也可以加深对Makefile的理解,将来公司的Makefile有需要修改的时候自己就可以动手搞定,不需要依靠他人,何乐而不为?

2. 源代码

介绍在本教程中用于示例的代码很简单,仅仅是在main函数中调用了fun1及fun2函数,而fun1及fun2独立写在fun1.c及fun2.c里。代码如下:

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//main.c  
int main()
{
printf("hello world\n");
fun1();
fun2();
}

//fun1.c
void fun1()
{
printf("this is fun1\n");
}
//fun2.c
void fun2()
{
printf("this is fun2\n");
}
```

## 3. 第一版Makefile

对于我们的示例代码,不通过Makefile编译其实也很简单:gcc main.c fun1.c fun2.c -o app 我们知道,Makefile其实就是按规则一条条的执行。所以,我们完全可以把上面那条命令写成Makefile的一个规则。我们的目标是app,按此写法依赖是main.c fun1.c fun2.c,则最终的Makefile如下:

app: main.c fun1.c fun2.c
gcc main.c fun1.c fun2.c -o app
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但这个版本的Makefile有两个很重要的不足:

1. 对于简单代码还好,而对于大型项目,具有成千上万代码来说,仅用一行规则是完全不够的,即使够的话也需要写很长的一条规则;
2. 任何文件只要稍微做了修改就需要整个项目完整的重要编译。

基于此,我们在第一版的基础上优化出第二版。

## 4. 第二版Makefile

在第二版Makefile中,为了避免改动任何代码就需要重新编译整个项目的问题,我们将主规则的各个依赖替换成各自的中间文件,即main.c --> main.o,fun1.c --> fun1.o,fun2.c --> fun2.o,再对每个中间文件的生成各自写条规则比如对于main.o,规则为:

main.o: main.c
gcc -c main.c -o main.o
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这样做的好处是,当有一个文件发生改动时,只需重新编译此文件即可,而无需重新编译整个项目。完整Makefile如下:

app: main.o fun1.o fun2.o
gcc main.o fun1.o fun2.o -o app

main.o: main.c
gcc -c main.c -o main.o

fun1.o: fun1.c
gcc -c fun1.c -o fun1.o

fun2.o: fun2.c
gcc -c fun2.c -o fun2.o
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第二版Makefile同样具有一些缺陷:

1. 里面存在一些重复的内容,可以考虑用变量代替;
2. 后面三条规则非常类似,可以考虑用一条模式规则代替。

基于此,我们在第二版的基础上优化出第三版。

## 5. 第三版Makefile
在第三版Makefile中,我们使用变量及模式规则使Makefile更加简洁。使用的三个变量如下:

obj = main.o fun1.o fun2.o
target = app
CC = gcc
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使用的模式规则为:

%.o: %.c
$(CC) -c $< -o [email protected]
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这条模式规则表示:所有的.o文件都由对应的.c文件生成。在规则里,我们又看到了两个自动变量:$<和[email protected]。其实自动变量有很多,常用的有三个:
- $<:第一个依赖文件;
- [email protected]:目标;
- $^:所有不重复的依赖文件,以空格分开

obj = main.o fun1.o fun2.o
target = app
CC = gcc

$(target): $(obj)
$(CC) $(obj) -o $(target)

%.o: %.c
$(CC) -c $< -o [email protected]
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第三版Makefile依然存在一些缺陷:
1. obj对应的文件需要一个个输入,工作量大;
2. 文件数目比较少时还好,文件数目一旦很多的话,obj将很长;
3. 而且每增加/除一个文件,都需要修改Makefile。

基于此,我们在第二版的基础上优化出第四版。

## 6. 第四版Makefile
在第四版Makefile中,我们隆重推出了两个函数:wildcard和patsubst。

### wildcard:
扩展通配符,搜索指定文件。在此我们使用src = $(wildcard ./*.c),代表在当前目录下搜索所有的.c文件,并赋值给src。函数执行结束后,src的值为:main.c fun1.c fun2.c。

### patsubst:
替换通配符,按指定规则做替换。在此我们使用

obj = $(patsubst %.c, %.o, $(src))
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代表将src里的每个文件都由.c替换成.o。函数执行结束后,obj的值为main.o fun1.o fun2.o,其实跟第三版Makefile的obj值一模一样,只不过在这里它更智能一些,也更灵活。除了使用patsubst函数外,我们也可以使用模式规则达到同样的效果,比如:

obj = $(src:%.c=%.o)
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也是代表将src里的每个文件都由.c替换成.o。几乎每个Makefile里都会有一个伪目标clean,这样我们通过执行make clean命令就是将中间文件如.o文件及目标文件全部删除,留下干净的空间。一般是如下写法:

.PHONY: clean
clean:
rm -rf $(obj) $(target)
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.PHONY代表声明clean是一个伪目标,这样每次执行make clean时,下面的规则都会被执行。

src = $(wildcard ./*.c)
obj = $(patsubst %.c, %.o, $(src))

obj = $(src:%.c=%.o)

target = app
CC = gcc

$(target): $(obj)
$(CC) $(obj) -o $(target)

%.o: %.c
$(CC) -c $< -o [email protected]

.PHONY: clean
clean:
rm -rf $(obj) $(target)
```

7. 总结

Makefile其实也并不难,但关键的是一定要自己动手写,这样才会更加加深理解,否则也容易造成眼高手低。如果实在不知道从何下手,可以尝试按上面的教程,一步步写下来,也只需要写四个版本而已,写完了相信就有了初步的理解。我是良许,世界500强外企 Linux 开发工程师,专业生产 Linux 方面干货,欢迎点赞、收藏!

作者:程序员良许
链接:https://www.zhihu.com/question/23792247/answer/600773044
来源:知乎
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