深入学习Make命令和Makefile(下)
https://www.zybuluo.com/lishuhuakai/note/209300
make
是Linux
下的一款程序自动维护工具,配合makefile
的使用,就能够根据程序中模块的修改情况,自动判断应该对那些模块重新编译,从而保证软件是由最新的模块构成。
本文分为上下两部分,我们在上一篇文章中分别介绍了make
和makefile
的一些基本用法,在本文中,我们会对make
和makefile
的功能做进一步的介绍。
一、构建多个目标
有时候,我们想要在一个makefile
中生成多个单独的目标文件,或者将多个命令放在一起,比如,在下面的示例mymakefile3
中我们将添加一个clean
选项来清除不需要的目标文件,然后用install
选项将生成的应用程序移动到另一个目录中去。这个makefile
跟前面的mymakefile
较为相似,不同之处笔者用黑体加以标识:
all: main
# 使用的编译器
CC = gcc
# 安装位置
INSTDIR = /usr/local/bin
# include文件所在位置
INCLUDE = .
# 开发过程中所用的选项
CFLAGS = -g -Wall –ansi
# 发行时用的选项
# CFLAGS = -O -Wall –ansi
main: main.o f1.o f2.o
$(CC) -o main main.o f1.o f2.o
main.o: main.c def1.h
$(CC) -I$(INCLUDE) $(CFLAGS) -c main.c
f1.o: f1.c def1.h def2.h
$(CC) -I$(INCLUDE) $(CFLAGS) -c f1.c
f2.o: f2.c def2.h def3.h
$(CC) -I$(INCLUDE) $(CFLAGS) -c f2.c
clean:
-rm main.o f1.o f2.o
install: main
@if [ -d $(INSTDIR) ]; \
then \
cp main $(INSTDIR);\
chmod a+x $(INSTDIR)/main;\
chmod og-w $(INSTDIR)/main;\
echo “Installed in $(INSTDIR)“;\
else \
echo “Sorry, $(INSTDIR) does not exist”;\
fi
在这个makefile
中需要注意的是,虽然这里有一个特殊的目标all
,但是最终还是将main
作为目标。因此,如果执行make
命令时没有在命令行中给出一个特定目标的话,仍然会编译连接main
程序。
其次要注意后面的两个目标:clean
和install
。目标clean
没有依赖模块,因为没有时间标记可供比较,所以它总被执行;它的实际意图是引出后面的rm
命令来删除某些目标文件。我们看到rm
命令以-
开头,这时即使表示make
将忽略命令结果,所以即使没有目标供rm
命令删除而返回错误时,make clean
依然继续向下执行。
接下来的目标install
依赖于main
,所以make
知道必须在执行安装命令前先建立main
。用于安装的指令由一些shell
命令组成。
因为make
调用shell
来执行规则,并且为每条规则生成一个新的shell
,所以要用一个shell
来执行这些命令的话,必须添加反斜杠,以使所有命令位于同一个逻辑行上。这条命令用@
开头,表示在执行规则前不会向标准输出打印命令。
为了安装应用程序,目标install
会一条接一条地执行若干命令,并且执行下一个之前,不会检查上一条命令是否成功。若想只有当前面的命令取得成功时,随后的命令才得以执行的话,可以在命令中加入&&
,如下所示:
@if [ -d $(INSTDIR) ]; \
then \
cp main $(INSTDIR) &&\
chmod a+x $(INSTDIR)/main && \
chmod og-w $(INSTDIR/main && \
echo “Installed in $(INSTDIR)“ ;\
else \
echo “Sorry, $(INSTDIR) does not exist” ; false ; \
fi
这是shell
的“与”指令,只有当在前的命令成功时随后的命令才被执行。这里不必关心前面命令是否取得成功,只需注意这种用法就可以了。
要想在/usr/local/bin
目录安装新命令必须具有特权,所以调用make install
命令之前,可以让Makefile
使用一个不同的安装目录,或者修改该目录的权限,或切换到root
用户。如下所示:
$ rm *.o main
$ make -f Mymakefile3
gcc -I. -g -Wall -ansi -c main.c
gcc -I. -g -Wall -ansi -c f1.c
gcc -I. -g -Wall -ansi -c f2.c
gcc -o main main.o f1.o f2.o
$ make -f Mymakefile3
make: Nothing to be done for ‘all’.
$ rm main
$ make -f Mymakefile3 install
gcc -o main main.o f1.o f2.o
Installed in /usr/local/bin
$ make -f Mymakefile3 clean
rm main.o f1.o f2.o
$
让我们对此作一简单介绍,首先删除main
和所有目标文件程序,由于将all
作为目标,所以make
命令会重新编译main
。当我们再次执行make
命令时,由于main
是最新的,所以make
什么也不做。之后,我们删除main
程序文件,并执行make install
,这会重新建立二进制文件main
并将其复制到安装目录。最后,运行make clean
命令,来删去所有目标程序。
二、内部规则
迄今为止,我们已经能够在makefile
中给出相应的规则来指出具体的处理过程。实际上,除了我们显式给出的规则外,make
还具有许多内部规则,这些规则是由预先规定的目标、依赖文件及其命令组成的相关行。在内部规则的帮助下,可以使makefile
变得更加简洁,尤其是在具有许多源文件的时候。现在以实例加以说明,首先建立一个名为foo.c
的C
程序源文件,文件内容如下所示:
#include <stdio.h>
int main()
{
printf(“Hello World\n”);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
现在让我们用make命令来编译它:
$ make foo
cc foo.c -o foo
$
您会惊奇地发现,尽管我们没有指定makefile
,但是make
仍然能知道如何调用编译器,并且调用的是cc
而不是gcc
编译器。这在Linux
上没有问题,因为cc
常常会链接到gcc
程序。这完全得益于make
内建的内部规则,另外这些内部规则通常使用宏,所以只要为这些宏指定新的值,就可以改变内部规则的默认动作,如下所示:
$ rm foo
$ make CC=gcc CFLAGS=”-Wall -g” foo
gcc -Wall -g foo.c -o foo
$
用make
命令加-p
选项后,可以打印出系统缺省定义的内部规则。它们包括系统预定义的宏、以及产生某些种类后缀的文件的内部相关行。内部规则涉及的文件种类很多,它不仅包括C
源程序文件及其目标文件,还包括SCCS
文件、yacc
文件和lex
文件,甚至还包括Shell
文件。
当然,我们更关心的是如何利用内部规则来简化makefile
,比如让内部规则来负责生成目标,而只指定依赖关系,这样makefile
就简洁多了,如下所示:
main.o: main.c def1.h
f1.o: f1.c def1.h def2.h
f2.o: f2.c def2.h def3.h
三、后缀规则
前面我们已经看到,有些内部规则会根据文件的后缀(相当于Windows
系统中的文件扩展名)来采取相应的处理。换句话说,这样当make
见到带有一种后缀的文件时,就知道使用哪些规则来建立一个带有另外一种后缀的文件,最常见的是用以.c
结尾的文件来建立以.o
结尾的文件,即把源文件编译成目标程序,但是不连接。
现在举例说明后缀规则的应用。有时候,我们需要在不同的平台下编译源文件,例如Windows
和Linux
。假设我们的源代码是C++
编写的,那么Windows
下其后缀则为.cpp
。不过Linux
使用的make
版本没有编译.cpp
文件的内部规则,倒是有一个用于.cc
的规则,因为在UNIX
操作系统中c++
文件扩展名通常为.cc
。
这时候,要么为每个源文件单独指定一条规则,要么为make
建立一条新规则,告诉它如何用.cpp
为扩展名的源文件来生成目标文件。如果项目中的源文件较多的话,后缀规则就可以派上用场了。要添加一条新后缀规则,首先在makefile
文件中加入一行来告诉make
新后缀是什么;然后就可以添加使用这个新后缀的规则了。这时,make
要用到一条专用的语法:
.<旧后缀名>.<新后缀名>:
它的作用是定义一条通用规则,用来将带有旧后缀名的文件变成带有新后缀名的文件,文件名保持不变,如要将.cpp
文件编译成.o
文件,可以使用一个新的通用规则:
.SUFFIXES: .cpp
.cpp.o:
$(CC) -xc++ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE) -c $<
上面的.cpp .o:
告诉make
这些规则用于把后缀为.cpp
的文件转换成后缀为.o
的文件。其中的标志-xc++
的作用是告诉gcc
这次要编译的源文件是c++
源文件。这里,我们使用一个宏$<
来通指需要编译的文件的名称,不管这些文件名具体是什么。我们只需知道,所有以.cpp
为后缀的文件将被编译成以.o
为后缀的文件,例如以是app.cpp
的文件将变成app.o
。
注意,我们只跟make
说明如何把.cpp
文件变成.o
文件就行了,至于如何从目标程序文件变成二进制可执行文件,因为make
早已知晓,所以就不用我们费心了。所以,当我们调用make
程序时,它会使用新规则把类似app
.cpp
这样的程序变成app.o
,然后使用内部规则将app.o
文件连接成一个可执行文件app
。
现在,make
已经知道如何处理扩展名为.cpp
的c++
源文件,除此之外,我们还可以通过后缀规则将文件从一种类型转换为另一种类型。不过,较新版本的make
包含一个语法可以达到同样的效果。例如,模式规则使用%
作为匹配文件名的通配符,而不单独依赖于文件扩展名。以下模式规则相当于上面处理.cpp
的规则,具体如下所示:
%.cpp: %o
$(CC) -xc++ $(CFLAGS) -I$(INCLUDE) -c $<
四、用make管理程序库
一般来说,程序库也是一种由一组目标程序构成的以.a
为扩展名的文件,所以,Make
命令也可以用来管理这些程序库。实际上,为了简化程序库的管理,make
程序还专门设有一个语法:
lib (file.o)
这意味着目标文件file.o
以库文件lib.a
的形式存放,这意味着lib.a
库依赖于目标程序file.o
。此外,make
命令还具有一个内部规则用来管理程序库,该规则相当于如下内容:
.c.a:
$(CC) -c $(CFLAGS) $<
$(AR) $(ARFLAGS) $@ $*.o
其中,宏$(AR)
和$(ARFLAGS)
分别表示指令AR
和选项rv
。如上所见,要告诉make
用.c
文件生成.a
库,必须用到两个规则:第一个规则是说把源文件编译成一个目标程序文件。第二个规则表示使用ar
指令向库中添加新的目标文件。
所以,如果我们有一个名为filed
的库,其中含有bar.o
文件,那么第一规则中的$<
会被替换为bar.c
;在第二个规则中的$@
被库名filed.a
所替代,而$*
将被bar
所替代。
下面举例说明如何用make
来管理库。实际上,用make
来管理程序库的规则是很简单的。比如,我们可以将前面示例加以修改,让f1.o
和f2.o
放在一个称为mylib.a
的程序库中,这时的Makefile
几乎无需改变,而新的mymakefile4
看上去是这样的:
all: main
# 使用的编译器
CC = gcc
# 安装位置
INSTDIR = /usr/local/bin
# include文件所在位置
INCLUDE = .
# 开发过程中使用的选项
CFLAGS = -g -Wall –ansi
# 用于发行时的选项
# CFLAGS = -O -Wall –ansi
# 本地库
MYLIB = mylib.a
main: main.o $(MYLIB)
$(CC) -o main main.o $(MYLIB)
$(MYLIB): $(MYLIB)(f1.o) $(MYLIB)(f2.o)
main.o: main.c def1.h
f1.o: f1.c def1.h def2.h
f2.o: f2.c def2.h def3.h
clean:
-rm main.o f1.o f2.o $(MYLIB)
install: main
@if [ -d $(INSTDIR) ]; \
then \
cp main $(INSTDIR);\
chmod a+x $(INSTDIR)/main;\
chmod og-w $(INSTDIR)/main;\
echo “Installed in $(INSTDIR)“;\
else \
echo “Sorry, $(INSTDIR) does not exist”;\
fi
注意:我们是如何让省缺规则来替我们完成大部分工作的。如今,我们可以试一下新版的makefile
的工作情况:
$ rm -f main *.o mylib.a
$ make -f Mymakefile4
gcc -g -Wall -ansi -c -o main.o main.c
gcc -g -Wall -ansi -c -o f1.o f1.c
ar rv mylib.a f1.o
a - f1.o
gcc -g -Wall -ansi -c -o f2.o f2.c
ar rv mylib.a f2.o
a - f2.o
gcc -o main main.o mylib.a
$ touch def3.h
$ make -f Mymakefile4
gcc -g -Wall -ansi -c -o f2.o f2.c
ar rv mylib.a f2.o
r - f2.o
gcc -o main main.o mylib.a
$
现在对上面的例子做必要的说明。首先删除全部目标程序文件和程序库,然后让make
重新构建main
,因为当连接main.o
时需要用到库,所以要先编译和创建库。此后,我们还测试f2.o
的依赖关系,我们知道如果def3.h
发生了改变,那么必须重新编译f2.c
,事实表明make
在重新构建main
可执行文件之前,正确地编译了f2.c
并更新了库。
五、Makefile和子目录
如果你的项目比较大的话,可以考虑将某些文件组成一个库,然后单独存放到一个子目录内。这时,对于makefile
有两种处理方法,下面分别介绍。
第一种方法:在子目录中放置一个辅助makefile
,然后把这个子目录中的源文件编译成一个程序库,最后将这个库复制到主目录中。上级目录中的主要makefile
可以放上一个规则,通过调用辅助makefile
来建立该库:
mylib.a:
(cd mylibdirectory;$(MAKE))
这样的话,我们就会总是构建mylib.a
,因为冒号右边为空。当make
调用该规则构建该库时,它会切换到子目录mylibdirectory
中,然后调用一个新的make
命令来管理该库。因为调用了一个新的shell
来完成此任务,所以使用makefile
的程序不必进行目录切换。不过,被调用的shell
是在一个不同的目录中利用该规则构建该库的,所以括弧能确保所有处理都是由一个shell
完成的。
第二种方法:在单个makefile
中使用更多的宏,不过这些附加的宏需要在目录名上加D
并且为文件名加上F
。例如,可以用下面的命令来覆盖内建的.c.o
后缀规则:
.c.o:
$(CC) $(CFLAGS) -c $(@D)/$(
为在子目录编译文件,并将目标放在子目录中,可以用像下面这样的依赖关系和规则来更新当前目录中的库:
mylib.a: mydir/f1.o mydir/f2.o
ar -rv mylib.a $?
上述两种方法都是可行的,至于使用哪一种,需要根据您的项目的具体情况来决定。
六、GNU make和gcc的有关选项
如果您当前正在使用GNU make
和GNU gcc
编译器的话,那么它们还分别有一个额外的选项可以使用,下面分别加以说明。
我们首先介绍用于make
程序的-jN
选项。这个选项允许make
同时执行N
条命令。这样的话,就可以将该项目的多个部分单独进行编译,make
将同时调用多个规则。如果具有许多源文件的话,这样做能够节约大量编译时间。
其次,gcc
还有一个-MM
选项可用,该选项会为make
生成一个依赖关系表。在一个含有大量源文件的项目中,很可能每个源文件都包含一组头文件,而头文件有时又会包含其它头文件,这时正确区分依赖关系就比较难了。这时为了防止遗漏,最笨的方法就是让每个源文件依赖于所有头文件,但这显然没有必要;另一方面,如果你遗漏一些依赖关系的话,就根本就无法编译通过。这时,我们就可以用gcc
的-MM
选项来生成一张依赖关系表,例如:
$ gcc -MM main.c f1.c f2.c
main.o: main.c def1.h
f1.o: f1.c def1.h def2.h
f2.o: f2.c def2.h def3.h
$
这时,gcc
编译器会扫描所有源文件,并生产一张满足makefile
格式要求的依赖关系表,我们只须将它保存到一个临时文件内,然后将其插入makefile
即可。
七、小结
继上一篇文章之后,本文又对make
和makefile
的一些高级应用作了相应的介绍,至此,我们已经对make
和makefile
在程序开发中的应用有了一个较为全面的认识,希望本文能对读者的学习和工作有所帮助。
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