[Linux入门]---Linux项目自动化构建工具-make/Makefile

1.背景

会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力
一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作
makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。
make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

2.make指令

我们使用vim编辑器创建了test.c文本文件编译了如下代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello Makefile\n");
return 0;
}

输入指令：

gcc -o mytest test.c//编译允许代码

Xshell演示结果如下：
在这里插入图片描述

这个编译运行可执行程序过程还算简单，那如果需要代码代码预处理、编译、汇编、链接生成可执行程序等等过程的时候，那么就需要输入如下指令：

gcc -E test.c -o test.i #预处理
gcc -S test.i -o test.s #编译
gcc -c test.s -o test.o #汇编
gcc test.o -o test #生成可执行程序
./test #找到对应路径下可执行程序运行

使用完之后，或者发生错误，需要删除文件

rm -rf test.i test.s test.o test

Xshell演示结果如下：
在这里插入图片描述

上面的指令输入一次还算简单，假设你的代码需要多次修改，就需要重复输入预处理、编译、汇编、链接、删除指令，会很麻烦！这时候我们就需要使用到Makefile文件/makefile文件（首字母m大小写都可以）。

使用vim编辑器创建Makefile文件，向里面编入如下指令

test:test.o
        gcc test.o -o test 
test.o:test.s
        gcc -c test.s -o test.o
test.s:test.i
        gcc -S test.i -o test.s
test.i:test.c
        gcc -E test.c -o test.i
clean:
        rm -rf test test.o tes.s test.i

Xshell演示结果如下：
在这里插入图片描述

①test:test.o为依赖关系，即test文件生成需要依赖于test.c文件该指令写在行首；gcc test.o -o test 为依赖方法，通过gcc指令处理test.o文件得到test文件，该指令前有一个tab键的空格；所以必须要有test.o文件，而test.o文件的生成依赖于test.s文件，test.s文件依赖于test.i文件，test.i文件依赖于test.c文件，依赖关系后面伴随着依赖（实现）方法，由此可以看出test文件需要依靠层层依赖关系以及依赖方法才能得到；（像递归一样）
②而clean指令后面为空格，无依赖关系表明clean不依赖于任何文件、指令，同时有自己的依赖（实现）方法。

输入make默认为Makefile文件第一条指令执行

指令实现顺序如下：
在这里插入图片描述
只输入make指令：

指令实现顺序如下：

只输入make指令：

①只输入make指令，只会执行Makefile文件实现的第一条指令（从上到下），一般我们程序执行指令放在作为Makefile文件的第一条指令；其他指令通过make+Makefile指令/文件名实现！
②Makefile文件的各文件依赖关系指令可以在任意位置（不一定是从上到下），系统会在Makefile文件中找到得到目标文件需要实现的依赖方法，所以对应的依赖关系缺失会导致指令运行不起来！总而言之就是make会自动推导Makefile中的依赖关系（栈式结构）

Makefile文件对gcc指令特殊处理及原理

为什么进行编译拦截？
在这里插入图片描述

我们使用make指令对test文件进行多次编译运行，发现只有第一次make指令被执行了，再次输入make指令却不被执行！这是为什么呢？就像机器提示那样：test文件没有更新，所以不需要进行多次编译！为什么机器会对我们的多次编译的指令进行拦截呢？多次编译消耗时间，会使Linux机器的工作效率大大降低，我们现在之所以没有感受出来，是因为写的代码太少了，当程序代码量很大的时候，编译一次编译需要消耗几十分钟、几个小时甚至更久，我相信对同样的代码编译多次的行为，作为程序员的你是第一个不答应的！😾😾😾

怎么做到对相同源文件只做一次编译呢？
一般情况下是由源文件生成可执行文件（即先有源文件，才有可执行文件），所以源文件最近修改时间比可执行文件早（老）。如果我们更改了源文件，此时源文件的修改时间比旧的可执行文件晚，所以此时我们使用make指令就可以将修改后的源代码重新编译生成新的可执行文件。该过程是怎么样的呢？接下来让我们认识一条指令！
stat指令

语法：stat 选项文件名
功能： 显示文件\文件系统的详细信息，包括文件的访问时间，文件内容修改时间，文件属性的修改时间。

①Access：文件的访问时间，查看、修改文件内容都可以算访问，Access显示的时间更新；Modify：文件内容修改时间，只有对文件内容进行增删等修改文件内容操作，Modify时间更新；Change：文件属性的修改时间，文件大小、文件拥有者、文件所属组等文件属性修改，Change显示时间会被更新。②文件内容修改一次，Modify显示的时间会被更新；文件属性内容修改一次，Change显示的时间会被更新；因为平时我们访问文件的次数比较频繁，所以访问文件达到一定次数Access显示的时间才会被更新。③修改源文件内容而引起的时间变化，源文件是否被编译比较源文件和可执行文件的是Modify显示的时间。

使用touch指令更新时间

指令1： touch -a 文件名（使用该指令更新文件的Access显示的时间、Change显示的时间）
指令2： touch -m 文件名（使用该指令更新文件的Modify显示时间）
先使用touch -m 文件名更新源文件的Modify显示时间，然后使用make指令重新编译源文件！

特殊符号

在这里插入图片描述
使用特殊符号：

使用之后：

$@表示冒号左边的文件名，$^表示冒号右边的文件名，在Makefile文件可以使用@放在语句前进行注释！

使用.PHONY将目标文件成为伪目标
在这里插入图片描述

使用.PHONY可以将test指令（文件）变成伪目标，使该指令（文件）总是被执行！一般情况，我们将clean指令（文件）设置为伪目标！

3.总结

1make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。
2. 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到“test”这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
3. 如果test文件不存在，或是test所依赖的后面的test.o文件的文件修改时间要比test这个文件新，就会执行后面所定义的命令来生成test这个文件。
4. 如果test所依赖的test.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为test.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成test.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）
5. test.o的依赖方法存在，make会生成test.o文件，然后再用 test.o 文件声明make的终极任务，也就是执行test文件了。
6. make的依赖性：make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。
7. 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make不执行。
8. make只管文件的依赖性，即，如果在make找到依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，make不执行
9.工程是需要被清理的，像clean这种指令没有被第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面所定义的命令将不会被自动执行，可以显示要make执行。即命令——“make clean”，以此来清除所有的目标文件，以便重编译。
10.一般我们将clean的目标文件设置为伪目标，用 .PHONY 修饰伪目标的特性是，总是被执行的。
11.make指令会判定文件的新旧，判定是否需要重新进行执行依赖关系，进行编译！