使用autoconf和automake生成Makefile文件(转)

Makefile好难写

曾经也总结了一篇关于Makefile的文章《make和makefile的简单学习》。但是，总结完以后，发现写Makefile真的是一件非常痛苦的事情，的确非常痛苦。而更痛苦的是当需要将代码移植到别的系统上时，这就够你喝一壶的。再说了，作为程序员的我们，是不是更应该投入更多的精力到业务逻辑的编写与处理中呢，而并不是和Makefile纠结呢。

他们是怎么做到的？

不知道你是否阅读过一些Linux平台上开源的C或者C++项目，当你编译这些项目的时候，只需./configure、 make和make install就可以把程序编译完成并安装到系统中。你是否想过，这些开源的项目的编译和安装怎么如此的干净利落。

我们觉的写Makefile很麻烦，我们羡慕那些开源项目简单的编译安装步骤。那么如何让写Makefile变得简单一些呢？这个时候大师们就编写了一些能够自动根据系统生成Makefile文件的工具。这篇文章，我就对这些工具进行简单的总结，并结合一个简单的例子进行实践。

工具简介

大师们写的工具主要有哪些呢？如下所示：

GNU Automake
GNU Autoconf
GNU m4
GNU Libtool

如果你想使用这些工具，就先看看你的系统上有没有正确安装这些工具（我使用的是Ubuntu）。

which autoconf

如果没有安装，则执行以下语句安装就OK了。

sudo apt-get install autoconf

autoconf是一个用于生成可以自动地配置软件源码包，用以适应多种UNIX类系统的shell脚本工具，其中autoconf需要用到m4，便于生成脚本。automake是一个从Makefile.am文件自动生成Makefile.in的工具。为了生成Makefile.in，automake还需用到perl，由于automake创建的发布完全遵循GNU标准，所以在创建中不需要perl。libtool是一款方便生成各种程序库的工具。

对于工具的简单介绍就到此结束，接下来讲讲如何使用这些工具来生成一个Makefile文件。

自动生成makefile的步骤

使用上述的工具生成Makefile文件的步骤基本是死的，只需要在每步按照我们的需求进行适当的配置即可生成一个“漂亮”的Makefile文件。具体的步骤如下：

运行autoscan命令
扫描源代码以搜寻普通的可移植性问题，比如检查编译器、库、头文件等，生成文件configure.scan，它是configure.ac的一个雏形。

将configure.scan文件重命名为configure.ac，并按照需要修改configure.ac文件
configure.ac文件的内容是一些宏，confiugre.ac调用一系列autoconf宏来测试程序需要的或用到的特性是否存在，以及这些特性的功能。这些宏经过autoconf处理后会变成检查系统特性、环境变量、软件必须的参数的shell脚本。configure.ac文件中的宏的顺序并没有规定，但是你必须在文件的最前面和最后面分别加上AC_INIT宏和AC_OUTPUT宏。在configure.ac中的一些常用宏定义。

宏名称	说明
AC_PREREQ	声明autoconf要求的版本号
AC_INIT	定义软件名称、版本号、联系方式
AM_INIT_AUTOMAKE	必须要的，参数为软件名称和版本号
AC_CONFIG_SCRDIR	用来侦测所指定的源码文件是否存在, 来确定源码目录的有效性
AC_CONFIG_HEADER	用于生成config.h文件，以便autoheader命令使用
AC_PROG_CC	指定编译器，默认GCC
AC_CONFIG_FILES	生成相应的Makefile文件，不同文件夹下的Makefile通过空格分隔。例如：AC_CONFIG_FILES([Makefile, src/Makefile])
AC_OUTPUT	用来设定configure所要产生的文件，如果是Makefile，configure会把它检查出来的结果带入Makefile.in文件产生合适的Makefile

执行aclocal命令
aclocal是一个perl 脚本程序。aclocal根据configure.ac文件的内容，自动生成aclocal.m4文件。
执行autoheader命令
该命令生成config.h.in文件。该命令通常会从acconfig.h文件中复制用户附加的符号定义。
执行autoconf命令
有了configure.ac和aclocal.m4 两个文件以后，我们就可以使用autoconf来产生configure文件了。configure脚本能独立于autoconf运行，且在运行的过程中，不需要用户的干预。
在Project目录下新建Makefile.am文件
运行automake命令
automake会根据Makefile.am文件产生一些文件，其中最重要的是Makefile.in文件。
执行configure生成Makefile。

这些命令之间的关系如下图所示：

以上就是生成一个完整makefile的主要步骤。当然了，在实际项目中，会根据需要进行微调。下面我就拿最经典的Hello World程序进行一个简单的演示。

从Hello World开始

测试代码：HelloWorld.cpp
源码如下：

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

    cout<<"Hello World"<<endl;

    return 0;

}

运行autoscan命令，生成的文件列表如下：

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly  96 Jun 13 22:05 HelloWorld.cpp

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly   0 Jun 13 22:23 autoscan.log

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly 475 Jun 13 22:23 configure.scan

重命名configure.scan文件为configure.ac，修改configure.ac文件为如下样子：

#                                               -*- Autoconf -*-

# Process this file with autoconf to produce a configure script.

AC_PREREQ([2.69])

AC_INIT(HelloWorld, 1.0, postmaster@126.com)

AC_CONFIG_SRCDIR([HelloWorld.cpp])

AC_CONFIG_HEADERS([config.h])

AM_INIT_AUTOMAKE(HelloWorld, 1.0)

# Checks for programs.

AC_PROG_CXX

# Checks for libraries.

# Checks for header files.

# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.

# Checks for library functions.

AC_CONFIG_FILES([Makefile])

AC_OUTPUT

执行aclocal命令，生成的文件列表如下：

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly    96 Jun 13 22:05 HelloWorld.cpp

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly     0 Jun 13 22:23 autoscan.log

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly   497 Jun 13 22:58 configure.ac

drwxr-xr-x 2 jelly jelly  4096 Jun 13 23:03 autom4te.cache

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly 39670 Jun 13 23:03 aclocal.m4

执行autoheader命令，生成config.h.in文件

执行autoconf命令，生成的文件列表如下：

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly     96 Jun 13 22:05 HelloWorld.cpp

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly      0 Jun 13 22:23 autoscan.log

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly    497 Jun 13 22:58 configure.ac

-rw-rw-r-- 1 jelly jelly  39670 Jun 13 23:03 aclocal.m4

drwxr-xr-x 2 jelly jelly   4096 Jun 13 23:08 autom4te.cache

-rwxrwxr-x 1 jelly jelly 135929 Jun 13 23:08 configure

可以看到，生成了可执行的configure文件。

在Project目录下新建Makefile.am文件，Makefile.am文件的内容如下：
```
AUTOMARK_OPTIONS=foreign

noinst_PROGRAMS=HelloWorld

HelloWorld_SOURCES=HelloWorld.cpp
```
关于如何编写Makefile.am文件，我在下一节总结。
运行automake命令，就会得到Makefile.in文件
执行automake命令时，提示有些文件不存在，我们直接touch即可。
```
touch NEWS README ChangeLog AUTHORS
```
执行configure生成Makefile

现在得到我们需要的Makefile文件了，接下来，你应该怎么做了。

如何编写Makefile.am

上面对于一个简单的HelloWorld程序使用autoconf和automake工具成功的生成了Makefile文件，对于编写Makefile.am文件一直没有详细说明，这里就对如何编写Makefile.am文件进行详细的说明。

Makefile.am是一种比Makefile更高层次的规则。只需指定要生成什么目标，它由什么源文件生成，要安装到什么目录等即可。automake会根据我们写的Makefile.am来自动生成Makefile.in。Makefile.am中定义的宏和目标会指导automake生成指定的代码。常见的文件编译类型有下面几种：

PROGRAMS；表示可执行文件
LIBRARIES；表示库文件
LTLIBRARIES；这也是表示库文件，前面的LT表示libtool
HEADERS；头文件
DATA；数据文件，不能执行。

下面就对编译成可执行文件、动态库文件和静态库文件常用的写法进行简单介绍。

编译可执行文件
比如这样的一个Makefile.am文件：

bin_PROGRAMS = client

client_SOURCES = key.c connect.c client.c main.c session.c hash.c

client_CPPFLAGS = -DCONFIG_DIR=\"$(sysconfdir)\" -DLIBRARY_DIR=\"$(pkglibdir)\"

client_LDFLAGS = -export-dynamic -lmemcached

noinst_HEADERS = client.h

INCLUDES = -I/usr/local/libmemcached/include/

client_LDADD = $(top_builddir)/sx/libsession.a \

                $(top_builddir)/util/libutil.a

每个字段具体的含义如下：

名称	含义
bin_PROGRAMS	表示指定要生成的可执行应用程序文件，这表示可执行文件在安装时需要被安装到系统中；如果只是想编译，不想被安装到系统中，可以用noinst_PROGRAMS来代替
client_SOURCES	表示生成可执行应用程序所用的源文件，这里注意，client_是由前面的bin_PROGRAMS指定的，如果前面是生成example,那么这里就是example_SOURCES，其它的类似标识也是一样
client_CPPFLAGS	这和Makefile文件中一样，表示C语言预处理参数，这里指定了DCONFIG_DIR，以后在程序中，就可以直接使用CONFIG_DIR。不要把这个和另一个CFLAGS混淆，后者表示编译器参数
client_LDFLAGS	连接的时候所需库文件的标识，这个也就是对应一些如-l,-shared等选项
noinst_HEADERS	这个表示该头文件只是参加可执行文件的编译，而不用安装到安装目录下。如果需要安装到系统中，可以用include_HEADERS来代替
INCLUDES	链接时所需要的头文件
client_LDADD	链接时所需要的库文件，这里表示需要两个库文件的支持
SUBDIRS	表示在处理本目录之前需要递归处理哪些子目录

编译动态库文件
想要编译XXX.so文件，需要用_PROGRAMS类型，这里一个关于安装路径要注意的问题是，我们一般希望将动态库安装到lib目录下，只需要写成lib_PROGRAMS就可以了，因为前面的lib表示安装路径（为什么？稍后讲），但是automake不允许这么直接定义，可以采用下面的办法，也是将动态库安装到lib目录下。
```
projectlibdir=$(libdir) //新建一个目录，该目录就是lib目录

projectlib_PROGRAMS=project.so

project_so_SOURCES=xxx.c

project_so_LDFLAGS=-shared -fpic //GCC编译动态库的选项
```

编译静态库文件
对于下面的一个Makefile.am文件：

noinst_LTLIBRARIES = libutil.a

noinst_HEADERS = inaddr.h util.h compat.h pool.h xhash.h url.h device.h

libutil_a_SOURCES = access.c config.c datetime.c hex.c inaddr.c log.c device.c pool.c rate.c sha1.c stanza.c str.c xhash.c

对上述Makefile.am文件的解释如下：

名称	含义
noinst_LTLIBRARIES	这里要注意用的是LTLIBRARIES，另外还有LIBRARIES，两个都表示库文件。前者表示libtool库，用法上基本是一样的。如果需要安装到系统中的话，用lib_LTLIBRARIES。一般推荐使用libtool库编译目标，因为automake包含libtool，这对于跨平台可移植的库来说，肯定是一个福音。
libutil_a_LIBADD	静态库编译连接时需要其它的库的话，采用XXXX_LIBADD选项

头文件我们一般需要导入一些*.h的头文件，如果你在Makefile.am中没有标识需要导入的头文件，可能在make dist打包的时候出现问题，头文件可能不会被打进包里面。
```
#可以将头文件引入

include_HEADERS=../include/common.h ../include/sum.h ../include/get.h ../include/val.h
```
make install，头文件默认会被安装到linux系统/usr/local/include。
数据文件
```
data_DATA = data1 data2
```

在上面说到一个问题，在编译动态库文件时：

写成lib_PROGRAMS就可以了，因为前面的lib表示安装路径，为什么？

这里涉及到编写Makefile.am文件时，安装路径的问题。

安装路径

在默认的情况下，执行make install命令，则会将文件安装到$(prefix) = /usr/local路径下。我们可以通过./configure --prefix=xxx的方式来进行修改。基于此，系统还定义了以下一些路径变量：

名称	值
bindir	$(prefix)/bin
libdir	$(prefix)/lib
datadir	$(prefix)/share
sysconfdir	$(prefix)/etc
includedir	$(prefix)/include

那么现在你就应该明白以下知识点了：

bin_PROGRAMS表示将生成的可执行文件安装到$(bindir)目录下
lib_LTLIBRARIES表示将静态库安装到$(libdir)目录下
上面说的projectlib_PROGRAMS表示安装到$(projectlibdir)所表示的目录下

如果我们在Makefile.am文件中定义了一个新的路径：

sysdatedir = $(prefix)/sysdate

sysdate_DATA = data1 data2

此时data1和data2就会作为数据文件安装到$(prefix)/sysdate路径下。现在关于安装路径的文件就应该明白了吧。

打包

一切搞定以后，可以正常的生成Makefile文件，编译生成的程序或库也没有任何问题了，此时我们可能需要对源文件进行打包。使用make dist命令就可以完成自动打包任务，自动打包包含的内容如下：

所有源文件
所有的Makefile.am文件
configure读取的文件
Makefile.am中包含的文件
EXTRA_DIST指定的文件
采用dist及nodist指定的文件，如可以将某一源文件指定为不打包：
```
nodist_client_SOURCES = client.c
```

使用make dist命令之后，就会在当前目录下生成一个在AC_INIT中定义的软件名称和版本号的tar.gz压缩包。

总结

总结的好长的一篇文章，文章虽长，但讲的不深，入门足够。更多的相关知识只有通过更多在实际项目中锤炼，阅读更多的相关文档学习了。

为了更好的学习这方面的知识，大伙也可以阅读一些Linux平台的开源代码，看看这些开源代码的Makefile是如何生成的。最后，祝各位好运。

http://www.jellythink.com/archives/1056