深入Makefile.docx
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深入Makefile
GNUMake工具
~~~~~~~~~~~~~~~~
2.1基本makefile结构
GNUMake的主要工作是读进一个文本文件，makefile。
这个文件里主要是有关哪些文件（‘target’目的文件）是从哪些别的文件（‘dependencies’依靠文件）中产生的，用什么命令来进行这个产生过程。
有了这些信息，make会检查磁碟上的文件，如果目的文件的时间戳（该文件生成或被改动时的时间）比至少它的一个依靠文件旧的话，make就执行相应的命令，以便更新目的文件。
（目的文件不一定是最后的可执行档，它可以是任何一个文件。
）
makefile一般被叫做“makefile”或“Makefile”。
当然你可以在make的命令行指定别的文件名。
如果你不特别指定，它会寻找“makefile”或“Makefile”，因此使用这两个名字是最简单的。
一个makefile主要含有一系列的规则，如下：
:
...
（tab）
（tab）
.
.
.
例如，考虑以下的makefile：
===makefile开始===
myprog:
foo.obar.o
gccfoo.obar.o-omyprog
foo.o:
foo.cfoo.hbar.h
gcc-cfoo.c-ofoo.o
bar.o:
bar.cbar.h
gcc-cbar.c-obar.o
===makefile结束===
这是一个非常基本的makefile——make从最上面开始，把上面第一个目的，‘myprog’，做为它的主要目标（一个它需要保证其总是最新的最终目标）。
给出的规则说明只要文件‘myprog’比文件‘foo.o’或‘bar.o’中的任何一个旧，下一行的命令将会被执行。
但是，在检查文件foo.o和bar.o的时间戳之前，它会往下查找那些把foo.o或bar.o做为目标文件的规则。
它找到的关于foo.o的规则，该文件的依靠文件是foo.c,foo.h和bar.h。
它从下面再找不到生成这些依靠文件的规则，它就开始检查磁碟上这些依靠文件的时间戳。
如果这些文件中任何一个的时间戳比foo.o的新，命令'gcc-ofoo.ofoo.c'将会执行，从而更新文件foo.o。
接下来对文件bar.o做类似的检查，依靠文件在这里是文件bar.c和bar.h。
现在，make回到‘myprog’的规则。
如果刚才两个规则中的任何一个被执行，myprog就需要重建（因为其中一个.o档就会比‘myprog’新），因此连接命令将被执行。
希望到此，你可以看出使用make工具来建立程序的好处——前一章中所有繁琐的检查步骤都由make替你做了：
检查时间戳。
你的源码文件里一个简单改变都会造成那个文件被重新编译（因为.o文件依靠.c文件），进而可执行文件被重新连接（因为.o文件被改变了）。
其实真正的得益是在当你改变一个header档的时候——你不再需要记住那个源码文件依靠它，因为所有的资料都在makefile里。
make会很轻松的替你重新编译所有那些因依靠这个header文件而改变了的源码文件，如有需要，再进行重新连接。
当然，你要确定你在makefile中所写的规则是正确无误的，只列出那些在源码文件中被#include的header档……
2.2编写make规则（Rules）
最明显的（也是最简单的）编写规则的方法是一个一个的查看源码文件，把它们的目标文件做为目的，而Ｃ源码文件和被它#include的header档做为依靠文件。
但是你也要把其它被这些header档#include的header档也列为依靠文件，还有那些被包括的文件所包括的文件……然后你会发现要对越来越多的文件进行管理，然后你的头发开始脱落，你的脾气开始变坏，你的脸色变成菜色，你走在路上开始跟电线杆子碰撞，终于你捣毁你的电脑显示器，停止编程。
到低有没有些容易点儿的方法呢？
当然有！
向编译器要！
在编译每一个源码文件的时候，它实在应该知道应该包括什么样的header档。
使用gcc的时候，用-M开关，它会为每一个你给它的Ｃ文件输出一个规则，把目标文件做为目的，而这个Ｃ文件和所有应该被#include的header文件将做为依靠文件。
注意这个规则会加入所有header文件，包括被角括号（`<',`>'）和双引号（`"'）所包围的文件。
其实我们可以相当肯定系统header档（比如stdio.h,stdlib.h等等）不会被我们更改，如果你用-MM来代替-M传递给gcc，那些用角括号包围的header档将不会被包括。
（这会节省一些编译时间）
由gcc输出的规则不会含有命令部分；你可以自己写入你的命令或者什么也不写，而让make使用它的隐含的规则（参考下面的2.4节）。
2.3Makefile变量
上面提到makefiles里主要包含一些规则。
它们包含的其它的东西是变量定义。
makefile里的变量就像一个环境变量（environmentvariable）。
事实上，环境变量在make过程中被解释成make的变量。
这些变量是大小写敏感的，一般使用大写字母。
它们可以从几乎任何地方被引用，也可以被用来做很多事情，比如：
i）贮存一个文件名列表。
在上面的例子里，生成可执行文件的规则包含一些目标文件名做为依靠。
在这个规则的命令行里同样的那些文件被输送给gcc做为命令参数。
如果在这里使用一个变数来贮存所有的目标文件名，加入新的目标文件会变的简单而且较不易出错。
ii）贮存可执行文件名。
如果你的项目被用在一个非gcc的系统里，或者如果你想使用一个不同的编译器，你必须将所有使用编译器的地方改成用新的编译器名。
但是如果使用一个变量来代替编译器名，那么你只需要改变一个地方，其它所有地方的命令名就都改变了。
iii）贮存编译器旗标。
假设你想给你所有的编译命令传递一组相同的选项（例如-Wall-O-g）；如果你把这组选项存入一个变量，那么你可以把这个变量放在所有呼叫编译器的地方。
而当你要改变选项的时候，你只需在一个地方改变这个变量的内容。
要设定一个变量，你只要在一行的开始写下这个变量的名字，后面跟一个=号，后面跟你要设定的这个变量的值。
以后你要引用这个变量，写一个$符号，后面是围在括号里的变量名。
比如在下面，我们把前面的makefile利用变量重写一遍：
===makefile开始===
OBJS=foo.obar.o
CC=gcc
CFLAGS=-Wall-O-g
myprog:
$（OBJS）
$（CC）$（OBJS）-omyprog
foo.o:
foo.cfoo.hbar.h
$（CC）$（CFLAGS）-cfoo.c-ofoo.o
bar.o:
bar.cbar.h
$（CC）$（CFLAGS）-cbar.c-obar.o
===makefile结束===
还有一些设定好的内部变量，它们根据每一个规则内容定义。
三个比较有用的变量是$@,$<和$^（这些变量不需要括号括住）。
$@扩展成当前规则的目的文件名，$<扩展成依靠列表中的第一个依靠文件，而$^扩展成整个依靠的列表（除掉了里面所有重复的文件名）。
利用这些变量，我们可以把上面的makefile写成：
===makefile开始===
OBJS=foo.obar.o
CC=gcc
CFLAGS=-Wall-O-g
myprog:
$（OBJS）
$（CC）$^-o$@
foo.o:
foo.cfoo.hbar.h
$（CC）$（CFLAGS）-c$<-o$@
bar.o:
bar.cbar.h
$（CC）$（CFLAGS）-c$<-o$@
===makefile结束===
你可以用变量做许多其它的事情，特别是当你把它们和函数混合使用的时候。
如果需要更进一步的了解，请参考GNUMake手册。
（'manmake','manmakefile'）
2.4隐含规则（ImplicitRules）
请注意，在上面的例子里，几个产生.o文件的命令都是一样的。
都是从.c文件和相关文件里产生.o文件，这是一个标准的步骤。
其实make已经知道怎么做——它有一些叫做隐含规则的内置的规则，这些规则告诉它当你没有给出某些命令的时候，应该怎么办。
如果你把生成foo.o和bar.o的命令从它们的规则中删除，make将会查找它的隐含规则，然后会找到一个适当的命令。
它的命令会使用一些变量，因此你可以按照你的想法来设定它：
它使用变量CC做为编译器（象我们在前面的例子），并且传递变量CFLAGS（给C编译器，C++编译器用CXXFLAGS），CPPFLAGS（C预处理器旗标），TARGET_ARCH（现在不用考虑这个），然后它加入旗标'-c'，后面跟变量$<（第一个依靠名），然后是旗标'-o'跟变量$@（目的文件名）。
一个Ｃ编译的具体命令将会是：
$（CC）$（CFLAGS）$（CPPFLAGS）$（TARGET_ARCH）-c$<-o$@
当然你可以按照你自己的需要来定义这些变量。
这就是为什么用gcc的-M或-MM开关输出的码可以直接用在一个makefile里。
2.5假象目的（PhonyTargets）
假设你的一个项目最后需要产生两个可执行文件。
你的主要目标是产生两个可执行文件，但这两个文件是相互独立的——如果一个文件需要重建，并不影响另一个。
你可以使用“假象目的”来达到这种效果。
一个假象目的跟一个正常的目的几乎是一样的，只是这个目的文件是不存在的。
因此，make总是会假设它需要被生成，当把它的依赖文件更新后，就会执行它的规则里的命令行。
如果在我们的makefile开始处输入：
all:
exec1exec2
其中exec1和exec2是我们做为目的的两个可执行文件。
make把这个'all'做为它的主要目的，每次执行时都会尝试把'all'更新。
但既然这行规则里没有哪个命令来作用在一个叫'all'的实际文件（事实上all并不会在磁碟上实际产生），所以这个规则并不真的改变'all'的状态。
可既然这个文件并不存在，所以make会尝试更新all规则，因此就检查它的依靠exec1,exec2是否需要更新，如果需要，就把它们更新，从而达到我们的目的。
假象目的也可以用来描述一组非预设的动作。
例如，你想把所有由make产生的文件删除，你可以在makefile里设立这样一个规则：
veryclean:
rm*.o
rmmyprog
前提是没有其它的规则依靠这个'veryclean'目的，它将永远不会被执行。
但是，如果你明确的使用命令'makeveryclean'，make会把这个目的做为它的主要目标，执行那些rm命令。
如果你的磁碟上存在一个叫veryclean文件，会发生什么事？
这时因为在这个规则里没有任何依靠文件，所以这个目的文件一定是最新的了（所有的依靠文件都已经是最新的了），所以既使用户明确命令make重新产生它，也不会有任何事情发生。
解决方法是标明所有的假象目的（用.PHONY），这就告诉make不用检查它们是否存在于磁碟上，也不用查找任何隐含规则，直接假设指定的目的需要被更新。
在makefile里加入下面这行包含上面规则的规则：
.PHONY:
veryclean
就可以了。
注意，这是一个特殊的make规则，make知道.PHONY是一个特殊目的，当然你可以在它的依靠里加入你想用的任何假象目的，而make知道它们都是假象目的。
2.6函数（Functions）
makefile里的函数跟它的变量很相似——使用的时候，你用一个$符号跟开括号，函数名，空格后跟一列由逗号分隔的参数，最后用关括号结束。
例如，在GNUMake里有一个叫'wildcard'的函数，它有一个参数，功能是展开成一列所有符合由其参数描述的文件名，文件间以空格间隔。
你可以像下面所示使用这个命令：
SOURCES=$（wildcard*.c）
这行会产生一个所有以'.c'结尾的文件的列表，然后存入变量SOURCES里。
当然你不需要一定要把结果存入一个变量。
另一个有用的函数是patsubst（pattensubstitude,匹配替换的缩写）函数。
它需要３个参数——第一个是一个需要匹配的式样，第二个表示用什么来替换它，第三个是一个需要被处理的由空格分隔的字列。
例如，处理那个经过上面定义后的变量，
OBJS=$（patsubst%.c,%.o,$（SOURCES））
这行将处理所有在SOURCES字列中的字（一列文件名），如果它的结尾是'.c'，就用'.o'把'.c'取代。
注意这里的%符号将匹配一个或多个字符，而它每次所匹配的字串叫做一个‘柄’（stem）。
在第二个参数里，%被解读成用第一参数所匹配的那个柄。
2.7一个比较有效的makefile
利用我们现在所学的，我们可以建立一个相当有效的makefile。
这个makefile可以完成大部分我们需要的依靠检查，不用做太大的改变就可直接用在大多数的项目里。
首先我们需要一个基本的makefile来建我们的程序。
我们可以让它搜索当前目录，找到源码文件，并且假设它们都是属于我们的项目的，放进一个叫SOURCES的变量。
这里如果也包含所有的*.cc文件，也许会更保险，因为源码文件可能是C++码的。
SOURCES=$（wildcard*.c*.cc）
利用patsubst，我们可以由源码文件名产生目标文件名，我们需要编译出这些目标文件。
如果我们的源码文件既有.c文件，也有.cc文件，我们需要使用相嵌的patsubst函数呼叫：
OBJS=$（patsubst%.c,%.o,$（patsubst%.cc,%.o,$（SOURCES）））
最里面一层patsubst的呼叫会对.cc文件进行后缀替代，产生的结果被外层的patsubst呼叫处理，进行对.c文件后缀的替代。
现在我们可以设立一个规则来建可执行文件：
myprog:
$（OBJS）
gcc-omyprog$（OBJS）
进一步的规则不一定需要，gcc已经知道怎么去生成目标文件（objectfiles）。
下面我们可以设定产生依靠信息的规则：
depends:
$（SOURCES）
gcc-M$（SOURCES）>depends
在这里如果一个叫'depends'的文件不存在，或任何一个源码文件比一个已存在的depends文件新，那么一个depends文件会被生成。
depends文件将会含有由gcc产生的关于源码文件的规则（注意-M开关）。
现在我们要让make把这些规则当做makefile档的一部分。
这里使用的技巧很像C语言中的#include系统——我们要求make把这个文件include到makefile里，如下：
includedepends
GNUMake看到这个，检查'depends'目的是否更新了，如果没有，它用我们给它的命令重新产生depends档。
然后它会把这组（新）规则包含进来，继续处理最终目标'myprog'。
当看到有关myprog的规则，它会检查所有的目标文件是否更新——利用depends文件里的规则，当然这些规则现在已经是更新过的了。
这个系统其实效率很低，因为每当一个源码文件被改动，所有的源码文件都要被预处理以产生一个新的'depends'文件。
而且它也不是100%的安全，这是因为当一个header档被改动，依靠信息并不会被更新。
但就基本工作来说，它也算相当有用的了。
2.8一个更好的makefile
这是一个我为我大多数项目设计的makefile。
它应该可以不需要修改的用在大部分项目里。
我主要把它用在djgpp上，那是一个DOS版的gcc编译器。
因此你可以看到执行的命令名、'alleg'程序包、和RM-F变量都反映了这一点。
===makefile开始===
######################################
#
#Genericmakefile
#
#byGeorgeFoot
#email:
george.foot@merton.ox.ac.uk
#
#Copyright（c）1997GeorgeFoot
#Allrightsreserved.
#保留所有版权
#
#Nowarranty,noliability;
#youusethisatyourownrisk.
#没保险，不负责
#你要用这个，你自己担风险
#
#Youarefreetomodifyand
#distributethiswithoutgiving
#credittotheoriginalauthor.
#你可以随便更改和散发这个文件
#而不需要给原作者什么荣誉。
#（你好意思？
）
#
######################################
###Customising
#用户设定
#
#Adjustthefollowingifnecessary;EXECUTABLEisthetarget
#executable'sfilename,andLIBSisalistoflibrariestolinkin
#（e.g.alleg,stdcx,iostr,etc）.Youcanoverridetheseonmake's
#commandlineofcourse,ifyouprefertodoitthatway.
#
#如果需要，调整下面的东西。
EXECUTABLE是目标的可执行文件名，LIBS
#是一个需要连接的程序包列表（例如alleg,stdcx,iostr等等）。
当然你
#可以在make的命令行覆盖它们，你愿意就没问题。
#
EXECUTABLE:
=mushroom.exe
LIBS:
=alleg
#Nowalteranyimplicitrules'variablesifyoulike,e.g.:
#
#现在来改变任何你想改动的隐含规则中的变量，例如
CFLAGS:
=-g-Wall-O3-m486
CXXFLAGS:
=$（CFLAGS）
#Thenextbitcheckstoseewhetherrmisinyourdjgppbin
#directory;ifnotitusesdelinstead,butthiscancause（harmless）
#`Filenotfound'errormessages.IfyouarenotusingDOSatall,
#setthevariabletosomethingwhichwillunquestioninglyremove
#files.
#
#下面先检查你的djgpp命令目录下有没有rm命令，如果没有，我们使用
#del命令来代替，但有可能给我们'Filenotfound'这个错误信息，这没
#什么大碍。
如果你不是用DOS，把它设定成一个删文件而不废话的命令。
#（其实这一步在UNIX类的系统上是多余的，只是方便DOS用户。
UNIX
#用户可以删除这５行命令。
）
ifneq（$（wildcard$（DJDIR）/bin/rm.exe）,）
RM-F:
=rm-f
else
RM-F:
=del
endif
#Youshouldn'tneedtochangeanythingbelowthispoint.
#
#从这里开始，你应该不需要改动任何东西。
（我是不太相信，太ＮＢ了！
）
SOURCE:
=$（wildcard*.c）$（wildcard*.cc）
OBJS:
=$（patsubst%.c,%.o,$（patsubst%.cc,%.o,$（SOURCE）））
DEPS:
=$（patsubst%.o,%.d,$（OBJS））
MISSING_DEPS:
=$（filter-out$（wildcard$（DEPS））,$（DEPS））
MISSING_DEPS_SOURCES:
=$（wildcard$（patsubst%.d,%.c,$（MISSING_DEPS））\
$（patsubst%.d,%.cc,$（MISSING_DEPS）））
CPPFLAGS+=-MD
.PHONY:
everythingdepsobjscleanverycleanrebuild
everything:
$（EXECUTABLE）
deps:
$（DEPS）
objs:
$（OBJS）
clean:
@$（RM-F）*.o
@$（RM-F）*.d
veryclean:
clean
@$（RM-F）$（EXECUTABLE）
rebuild:
verycleaneverything
ifneq（$（MISSING_DEPS）,）
$（MISSING_DEPS）:
@$（RM-F）$（patsubst%.d,%.o,$@）
endif
-include$（DEPS）
$（EXECUTABLE）:
$（OBJS）
gcc-o$（EXECUTABLE）$（OBJS）$（addprefix-l,$（LIBS））
===makefile结束===
有几个地方值得解
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