前言

Makefile自动生成头文件依赖是很常用的功能,本文的目的是想尽量详细说明其中的原理和过程。

Makefile模板

首先给出一个本人在小项目中常用的Makefile模板,支持自动生成头文件依赖。

CC      = gcc
CFLAGS = -Wall -O
INCLUDEFLAGS =
LDFLAGS =
OBJS = seq.o
TARGETS = test_seq .PHONY:all
all : $(TARGETS) test_seq:test_seq.o $(OBJS)
$(CC) -o $@ $^ $(LDFLAGS) %.o:%.c
$(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS) $(INCLUDEFLAGS) %.d:%.c
@set -e; rm -f $@; $(CC) -MM $< $(INCLUDEFLAGS) > $@.$$$$; \
sed 's,\($*\)\.o[ :]*,\1.o $@ : ,g' < $@.$$$$ > $@; \
rm -f $@.$$$$ -include $(OBJS:.o=.d) .PHONY:clean
clean:
rm -f $(TARGETS) *.o *.d *.d.*

基础知识

在进行下一步之前,首先需要了解make的执行步骤:

  1. 读入Makefile
  2. 读入被include的其它Makefile
  3. 初始化Makefile中的变量
  4. 推导隐晦规则,并分析所有规则
  5. 为所有目标创建依赖关系链
  6. 根据依赖关系,决定哪些目标需要重新生成
  7. 执行生成命令

如何动态生成依赖关系?

从上面make的执行过程中可看出,要动态生成依赖关系,只能利用第2步读入其它Makefile的机制。那么,我们是否可以先把生成的依赖关系保存到文件,然后再把该文件的内容包含进来?
答案是Yes! 只要利用include的机制。

include关键字是用于读入其它Makefile文件。当该文件不存在时,make会寻找是否有生成它的规则,如果有,则执行其生成命令,然后再尝试读入。在include前加减号"-"可以上make忽略其产生的错误,并不输出任何错误信息。

即是说,我们需要提供生成规则文件的规则。例如,我们可以这样动态生成头文件依赖关系:

seq.d : seq.c
@echo “seq.o seq.d : seq.c seq.h" > $@ -include seq.d

当make执行时,Makefile中的内容将是这样子(指内存上的数据):

seq.d : seq.c
@echo “seq.o seq.d : seq.c seq.h" > $@ seq.o seq.d : seq.c seq.h

特别注意的是,由于对seq.c和seq.h的修改需要更新seq.d的内容(因为依赖关系可能已变化),因此seq.d也要在依赖关系的目标列表中。

自动生成头文件依赖

基于上面的例子,现在可以开始讨论如何自动生成头文件依赖。

自动生成依赖关系

大多数c/c++编译器提供了-M选项,可自动寻找源文件依赖的头文件,并生成依赖规则。对于gcc,需要使用-MM选项,否则它会把系统依赖的头文件也包含进来。例如执行下面一个命令:

    gcc -MM seq.c

将输出:

    seq.o : seq.c seq.h

但我们需要结果是seq.d也要包含在目标列表中,所以还需要对它进行文本处理。因此,上面的例子可改为:

seq.d : seq.c
@set -e; \
gcc -MM $< > $@.$$$$; \
sed 's,\($*\)\.o[ :]*,\1.o $@ : ,g' < $@.$$$$ > $@; \
rm -f $@.$$$$ -include seq.d

生成规则中的执行命令解释

第一个命令@set -e。@关键字告诉make不输出该行命令;set -e的作用是,当后面的命令的返回值非0时,立即退出。

那么为什么要把几个命令写在”同一行“(是对于make来说,因为\的作用就是连接行),并用分号隔开每个命令?因为在Makefile这样做才能使上一个命令作用于下一个命令。这里是想要set -e作用于后面的命令。

第二个命令gcc -MM $< > $@.$$$$, 作用是根据源文件生成依赖关系,并保存到临时文件中。内建变量$<的值为第一个依赖文件(那seq.c),$$$$为字符串"$$",由于makefile中所有的$字符都是特殊字符(即使在单引号之中!),要得到普通字符$,需要用$$来转义; 而$$是shell的特殊变量,它的值为当前进程号;使用进程号为后缀的名称创建临时文件,是shell编程常用做法,这样可保证文件唯一性。

第三个命令作用是将目标文件加入依赖关系的目录列表中,并保存到目标文件。关于正则表达式部分就不说了,唯一要注意的是内建变量$*$*的值为第一个依赖文件去掉后缀的名称(这里即是seq)。

第四个命令是将该临时文件删除。

如果把内建变量都替换成其值后,实际内容是这样子:

seq.d : seq.c
@set -e; \
gcc -MM seq.c > seq.d.$$$$; \
sed 's,\(seq\)\.o[ :]*,\1.o seq.d : ,g' < seq.d.$$$$ > seq.d; \
rm -f seq.d.$$$$ -include seq.d

Makefile的模式匹配

最后,再把Makefile的模式匹配应用上,就完成自动生成头文件依赖功能了:

%.d : %.c
@set -e; \
gcc -MM $@ > $@.$$$$; \
sed 's,\($*\)\.o[ :]*,\1.o $@ : ,g' < $@.$$$$ > $@; \
rm -f $@.$$$$ -include seq.d

参考资料

<跟我一起写Makefile> by 陈晧
GNU make官方文档 http://www.gnu.org/software/make/manual/make.html

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