Makefile（详细教程）

1. Makefile的相关概念介绍

1.1 Makefile是什么

一个工程中的源文件不计其数，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，甚至进行更复杂的功能操作。

1.2 make 和 Makefile 的关系

make 是一个命令工具，它解释 Makefile 中的指令；在 Makefile 文件中描述了整个工程所有文件的编译顺序、编译规则。

1.3 Makefile的命名规则

Makefile 或 makefile，一般使用 Makefile。

1.4 CMake又是什么

CMake 是一个跨平台的安装（编译）工具，可以用简单的语句来描述所有平台的安装（编译过程）。他能够输出各种 makefile 或者project 文件，能测试编译器所支持的 C++ 特性，类似 UNIX 下的automake。只是 CMake 的组态档取名为 CMakeLists.txt。CMake 并不直接建构出最终的软件，而是产生标准的建构档（如 Unix 的Makefile 或 Windows Visual C++ 的 projects/workspaces），然后再依一般的建构方式使用。

补充说明：

组态档：描述项目配置和构建过程的关键文件。
CMakeLists.txt 文件：是使用CMake构建系统时必须包含的文件。CMakeLists.txt 文件用于描述项目的各种信息和设置，例如项目名称、源代码文件路径、库文件路径、编译选项、链接选项等等。
“建构档”（或称为"构建脚本"）：是指用于描述软件系统编译和构建过程的文件。这些文件通常包含了编译器、链接器、库等构建工具的命令和选项，以及源代码、头文件、库文件等资源的路径和依赖关系等信息。

1.5 CMake 和 CMakeLists 的关系

cmake是一个命令工具，可用来生成 Makefile。但也要根据 CMakeLists.txt 中的内容来生成，CMakeLists.txt就是写给 cmake 的规则。

1.6 总结

make是一个命令工具，Makefile是一个文件，make执行的时候，去读取Makefile文件中的规则，重点是 Makefile 得自己写。
cmake是一个命令工具，CMakeLists.txt是一个文件，cmake执行的时候，去读取CMakeLists.txt文件中的规则，重点是 CMakeLists.txt 得自己写。

2. 从 hello world 开始

2.1 Makefile的基本语法

目标:依赖
TAB 命令

目标：一般是指要编译的目标，也可以是一个动作。
依赖：指执行当前目标所要依赖的选项，包括其它目标，某个具体文件或库等。
需要注意的是，一个目标可以有多个依赖，但也可以没有。
命令：该目标下要执行的具体命令，可以没有，也可以有多条。但要注意，如果有多条，则每条命令写一行。

在这里插入图片描述

例如上图，a就是目标，可以没有依赖。注意，命令之前别忘了加TAB符。当执行make时，会先打印命令，再执行命令。如果有不想打印命令的需求，可以在命令之前加上@，可以抑制命令的输出。如下图：

在这里插入图片描述

当有多条命令时：
在这里插入图片描述

2.2 当有多个目标时

当有多个目标时，用的是第一个目标！ 这是默认的！！！

在这里插入图片描述

如图，当执行make时，执行的是第一个目标。当想执行下面某一个目标时，就要在make后面加上目标的名字。如下图：

在这里插入图片描述

2.3 当有依赖时

在这里插入图片描述

当有依赖时，会先执行依赖再执行自己的命令，如上图，先执行了b，再执行a自己。

在这里插入图片描述

当有多个依赖时，也同理，不过依赖之间也有执行顺序，放在前面的先执行。

2.4 make 的常用选项

make [-f file] [options] [target]
Make 默认在当前目录中寻找文件名为 GUNmakefile，Makefile，makefile 的文件作为 make 的输入文件。

-f 可以指定除上述文件名之外的文件作为输入文件；
-v 显示版本号；
-n 只输出命令，但并不执行，一般用来测试；
-s 只执行命令，但不显示具体命令，此处可在命令中用@符抑制命令输出；
-w 显示执行前执行后的路径
-C dir 指定 makefile 所在的目录

没有指定目标时，默认使用第一个目标。如果指定，则执行对应的命令。

3. 编译流程

3.1 引言（Makefile编写的好习惯）

在这里插入图片描述

当我们想写一个计算器时，Makefile这样写是不好的。一次性把加减乘和计算器的主文件都一块编译了，这样子会影响效率，因为只有其中有一个改动了，这四个文件都要重新编译。它执行make时是下面这样：
在这里插入图片描述

Makefile要改成这样才比较好：
在这里插入图片描述

它执行make的结果是下面这样的：
在这里插入图片描述

这样子，当你单独修改了add.cpp的时候，就只是重新编译了add和calc。如下图：

在这里插入图片描述
因为 sub.cpp 和 multi.cpp 都没有改动，所以无需再次编译。而 calc 是由于 add.cpp 的改动，而它又需要依赖到 add.o ，所以它也才需要重新编译。

这样写的好处就是只有在第一次编译时，会把全部都编译一次，而后面编译时，只需编译那些改动过的。从而提高了效率，设想一下，如果有成千上万个文件，如果采用第一次那种 Makefile 的写法，则会导致有可能编译会编译很久。而如果采用第二种，则在编译时只会重编那些修改过的。这样分开来写，可以保证只编译改动的代码。 如下图，如果没有改动，则不需要编译：
在这里插入图片描述

3.2 编译流程

提示：-o 参数指定了输出的文件名。

下面是一个源文件（main.cpp）的内容：

#include<iostream>
using namesspace std;

int main(){
	cout<<"Hello world!"<<endl;
	return 0;
}

当执行 gcc -lstdc++ main.cpp 时，会直接从源文件到可执行文件，如果不使用-o指定可执行文件的名字，则默认为a.out。

下面我们把源文件到可执行文件的过程拆分一下：

预处理：gcc -E main.cpp ，执行这个命令后，不会生成文件，只是将预处理的结果输出到标准输出流（终端窗口）中。如果希望把预处理的结果保存下来，则可以使用重定向，如 gcc -E main.cpp>main.ii，将预处理的结果保存到名为main.ii的文件中。
编译：gcc -S main.ii，得到名为main.s（默认名）的汇编文件。
汇编：gcc -c main.s，得到名为main.o(obj)（默认名）的二进制文件。
链接：gcc -lstdc++ main.o，得到名为a.out的可执行文件。

这样也就可以说明为什么引言部分，Makefile 第二种写法的好处了，当有的文件没有改动，已经是二进制文件了，就没办法要去执行前面的步骤了，只需要去重新编译那些有改动的。

4. Makefile中的变量

4.1 系统常量（可用make -p 查看）

AS：汇编程序的名称，默认为 as；
CC： C编译期名称，默认为 cc；
CPP： C预编译期名称，默认为 cc -E；
CXX： C++编译器名称，默认为 g++；
RM：文件删除程序别名，默认为 rm -f；

4.2 自定义变量

定义：变量名=变量值
使用：$(变量名)， ${变量值}

在这里插入图片描述
对于上面的Makefile，我们可以使用自定义变量进行修改，使它更简便一些：

OBJ=add.o sub.o multi.o calc.o
TARGET=calc

$(TARGET):$(OBJ)
	gcc $(OBJ) -o $(TARGET)

add.o:add.cpp
	gcc -c add.cpp -o add.o

sub.o:sub.cpp
	gcc -c sub.cpp -o sub.o

multi.o:multi.cpp
	gcc -c multi.cpp -o multi.o

calc.o:calc.cpp
	gcc -c calc.cpp -o calc.o

clean:
	rm -rf *.o calc

4.3 系统变量

$*：不包括扩展名的目标文件名称；
$+：所以的依赖文件，以空格分隔；
$<：表示规则中的第一个条件；
$?：所有时间戳比目标文件晚的依赖文件，以空格分隔；
$@：目标文件的完整名称；
$^：所有不重复的依赖文件，以空格分隔；
$%：如果目标是归档成员，则该变量表示目标的归档成员名称；

对上面的Makefile再次修改一下：

OBJ=add.o sub.o multi.o calc.o
TARGET=calc

$(TARGET):$(OBJ)
	gcc $^ -o $@
	
add.o:add.cpp
	gcc -c $^ -o $@

sub.o:sub.cpp
	gcc -c $^ -o $@

multi.o:multi.cpp
	gcc -c $^ -o $@

calc.o:calc.cpp
	gcc -c $^ -o $@

clean:
	rm -rf *.o $(TARGET)

这样写的好处就是，当行数比较多的时候，而且当依赖和目标比较多的时候，这样写可以比较清晰，且比较不容易漏写。

上面的代码还可以继续完善，运用系统常量：

OBJ=add.o sub.o multi.o calc.o
TARGET=calc

$(TARGET):$(OBJ)
	$(CXX) $^ -o $@
	
add.o:add.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

sub.o:sub.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

multi.o:multi.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

calc.o:calc.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

clean:
	$(RM) *.o $(TARGET)

这样写的好处就是，可以实现跨平台的效果，因为可能$(CXX)在不同平台下所代表的是不同的，有的可能是g++，有的是c++。

5. 伪目标和模式匹配

5.1 伪目标

在 Makefile 中，伪目标（Phony Target）是一种特殊的目标，它并不代表要构建的文件，而是一个用于定义需要执行的命令序列的目标。伪目标不是文件，而是一个名字，它与文件名没有关系，不能由Makefile的规则生成。它并不检查日期，无论目标是否存在，相关的命令都会执行。

伪目标通常用于定义一些不产生实际文件输出的操作，比如清理临时文件、运行测试等。它们并不对应真实的文件，所以无论目标名与其他文件名是否冲突，在构建过程中都会被执行。

伪目标的语法格式是在目标名前加上 .PHONY: 关键字，如下所示：

.PHONY: target_name ……

其中，target_name 是你定义的伪目标名称，可以有多个伪目标。

当使用上面的 Makefile 时，又使用touch clean，生成了 clean 文件，这时如果使用make clean命令，则没办法执行到 Makefile 里的 clean。这个时候就需要用到伪目标。把代码改成下面这样：

.PHONY:clean

OBJ=add.o sub.o multi.o calc.o
TARGET=calc

$(TARGET):$(OBJ)
	$(CXX) $^ -o $@
	
add.o:add.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

sub.o:sub.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

multi.o:multi.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

calc.o:calc.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

clean:
	$(RM) *.o $(TARGET)

这个时候使用make clean就可以了，有了伪目标，它就会忽略同名的文件。

5.2 模式匹配

（1）%.o:%.cpp： .o依赖于对应的.cpp，也就是说add.o:add.cpp，都是add，就可以使用%.o:%.cpp。也就是目标和依赖相同部分，可以用%来通配。 %就是通配符。

则上面代码又可以再次进行改善：

.PHONY:clean

OBJ=add.o sub.o multi.o calc.o
TARGET=calc

$(TARGET):$(OBJ)
	$(CXX) $^ -o $@
	
%.o:%.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

clean:
	$(RM) *.o $(TARGET)

改成这样之后，所有的依赖（OBJ）都会来匹配%.o:%.cpp $(CXX) -c $^ -o $@，因为所有的依赖都符合这个规则。

（2）wildcard：$ (wildcard ./* .cpp)获取当前目录下所有的.cpp文件；
（3）patsubst：$ (patsubst %.cpp,%.o,./*.cpp)将当前目录下的对应的cpp文件名替换成.o文件名；

可以根据这两个对 Makefile 进行修改：

.PHONY:clean

OBJ=$(patsubst %.cpp,%.o,$(wildcard ./\*.cpp))
TARGET=calc

$(TARGET):$(OBJ)
	$(CXX) $^ -o $@
	
%.o:%.cpp
	$(CXX) -c $^ -o $@

clean:
	$(RM) *.o $(TARGET)

6. Makefile的运行流程

以下面代码为例：
在这里插入图片描述

第一次编译calc，因为依赖add.o、sub.o、multi,o都还没有生成，所以需要先编译它们，最后再编译calc。如果过后想要重新编译，只要这些依赖没有改变就无需重新编译，直接使用已经生成的可执行文件就行，但如果有其中几个依赖的源文件发生了改变，就需要重新编译。

计算机判断源文件有无发生改变的标准： 计算机会分别记录目标和源文件的时间戳，然后进行比较，如果依赖的时间比目标的时间晚，则该目标需要重新编译。以上面的例子为例，如果已经有编译过add.o，后来修改了add.cpp，这时add.cpp的时间戳比add.o晚，这时add.o就需要重新编译。而calc又是需要依赖到add.o，所以calc也需要重新编译。

它 make 的结果如下：
在这里插入图片描述

7. 动态链接库

7.1 概念

在C++中，动态库（Dynamic Library）是一种可由程序动态加载和链接的库文件，它包含了可供其他程序调用和使用的函数、类、变量以及其他资源。动态库通常以 .dll（在Windows下）或 .so（在Linux和类Unix系统下）的文件扩展名来命名。动态库提供了一种灵活的机制，可以在程序运行时动态加载和链接这些库，从而实现代码的共享和重用。

使用动态库的好处包括：

节省内存：多个程序可以共享同一个动态库，避免了重复加载和占用内存空间。
灵活更新：如果动态库需要更新或修复bug，只需替换动态库文件，无需重新编译和链接整个程序。
模块化设计：将功能模块分装成动态库，便于不同项目之间的共享和复用。
耦合性弱： 程序可以和库文件分离，可以分别发版。

在C++中，使用动态库可以通过链接器进行操作，如在编译时指定动态库的位置和名称。另外，在程序运行时，可以使用相关的函数和API动态加载和卸载库，并根据需要调用其中的函数和使用库中的其他资源。

动态链接库：不会把代码编译到二进制文件中，而是在运行时才去加载，所以只需要维护一个地址。

常见参数选项：
-fPIC 产生位置无关的代码；
-shared 可以将源代码编译成共享库。当执行链接操作时，编译器会将所有需要的符号和函数引用收集起来，并创建一个共享库文件，在运行时会动态地将共享库加载到内存中，并将符号解析为实际的函数或数据；
-l（小L）指定头文件目录，默认当前目录；
-I（大i）指定头文件目录，默认只链接共享目录；

共享库可以通过动态链接的方式被运行时环境加载和使用。这意味着多个程序可以共享同一个共享库的实例，节省了系统资源，并且在更新共享库时，不需要重新编译依赖它的程序。

7.2 例子

在这里插入图片描述
生成动态库的命令：g++ -shared -fPIC SoTest.cpp -o libSoTest.so。

注意动态库的命名规则：如果要编译的文件名为SoTest.cpp，则动态库的名字要为libSoTest.so。要在编译的文件前面加上lib，而.so是因为在Linux系统下。

在这里插入图片描述
g++ -lSoTest -L./ test.cpp -o test可生成可执行文件test。

命令的各个参数的含义如下：
g++: C++编译器。
-lSoTest: 指定需要链接的共享库，其中的 “-l” 表示链接库，“SoTest” 是共享库的名称。
-L./: 指定共享库的搜索路径，“./” 表示当前路径。编译器会在该路径下查找名为 “libSoTest.so” 的共享库。
test.cpp: 要编译的源文件名称。
-o test: 指定输出的可执行文件名为 “test”。

该命令将编译名为 “test.cpp” 的源文件，并链接一个名为 “libSoTest.so” 的共享库，生成一个名为 “test” 的可执行文件。在编译过程中，编译器会搜索并加载位于当前路径下的 “libSoTest.so” 共享库。

当我们已经编完了动态库时，其实当我们要给别人使用SoTest的时候，只需要把动态库（libSoTest）和头文件（SoTest.h）给到客户就行。

注意：不好意思，上面图中“调用”写出“调研”了。

编译命令：g++ -lSoTest -L./001 main.cpp -o main，指定了动态库存放的目录，存放在./001中。

但会发生上面那种错误是因为编译时指定了要指定要依赖的动态库，但运行时找不到.so文件。因为运行时，系统是去默认的动态库路径下(/lib和/usr/lib)去找动态库文件，如果找不到就会发生上面那种错误。

以下是一些常见的默认搜索路径：

/lib：该目录包含一些核心的系统动态库。
/lib64：类似于/lib，但用于64位系统。
/usr/lib：作为系统级别的库存放位置，用于常见的动态库。
/usr/local/lib：用于本地安装的软件包所使用的动态库。
/usr/lib64：类似于/usr/lib，但用于64位系统。

这些路径是根据常见的Linux系统配置提供的示例，并且实际路径可能因操作系统和具体配置而有所不同。此外，可以通过编辑配置文件（如/etc/ld.so.conf）或设置LD_LIBRARY_PATH环境变量来添加自定义的动态库搜索路径。

"/etc/ld.so.conf"是一个配置文件，用于指定动态库搜索路径的顺序。在该文件中，每行指定一个目录作为动态库的搜索路径。系统在加载动态库时会按照文件中的顺序逐个搜索这些目录，直到找到所需的库文件或搜索完所有路径。

该文件通常包含一些默认的搜索路径，如"/lib"和"/usr/lib"，但也可以手动添加其他路径。如果您需要将其他目录添加到动态库的搜索路径中，可以编辑"/etc/ld.so.conf"文件，将目录路径添加到新的一行中，然后保存文件。

编辑完成后，需要运行以下命令使更改生效：

sudo ldconfig
该命令会重新加载动态库缓存并更新搜索路径。

配置文件也有搜索顺序，要设置可以通过一下方法：

“/etc/ld.so.conf.d/*.conf” 是一个目录，用于存放动态库搜索路径的配置文件。 在该目录下，每个以".conf"为扩展名的文件表示一个独立的配置文件。系统在加载动态库时会依次读取这些配置文件，并按照文件中指定的顺序进行搜索。

使用"/etc/ld.so.conf.d/*.conf" 目录的好处是可以将不同的动态库搜索路径配置分散到多个文件中，便于管理和维护。每个配置文件只需包含一个目录路径，无需担心格式和冲突问题。

要添加新的动态库搜索路径，可以创建一个以".conf"为扩展名的新文件，然后在该文件中写入要添加的目录路径。例如，您可以创建一个名为"mylibs.conf"的文件，并将目录路径"/path/to/mylibs"写入其中。

编辑完成后，运行以下命令使更改生效：

sudo ldconfig
系统将重新加载动态库缓存并更新搜索路径，以包含新添加的目录路径。

所以要解决上面的问题就只需要把动态库（libSoTest.so）放到默认的动态库搜索路径下，就可以编译成功。

所以要注意，动态库编译之后要发布（放到对应客户机器的动态库搜索路径下），否则程序运行时会找不到。不过也有第二种方法，就是上面说的，设置LD_LIBRARY_PATH环境变量来告诉系统动态库的搜索路径。

以上面的例子为例，在当前终端会话下输入以下两条命令：

LD_LIBRARY_PATH=./001
export LD_LIBRARY_PATH

当输入完再去输入执行可执行文件的命令（./main），这时就可以运行成功了。不过要注意的是，在终端中设置了 LD_LIBRARY_PATH 环境变量后，它仅对当前终端会话中执行的程序有效。一旦关闭终端会话，该环境变量设置就会失效，其他终端会话和系统中的其他进程无法访问到这个环境变量。如果您想要将 LD_LIBRARY_PATH 环境变量设置为全局的，可以考虑将其添加到系统的环境变量配置文件中，如 .bashrc (对于 Bash 终端) 或者 /etc/environment (对于整个系统)。这样，所有的终端会话和系统中的进程都能够访问到该环境变量的设置。然而，修改全局环境变量需要相应的权限和谨慎操作。

8. 静态链接库

静态库的文件后缀名一般为 .a（在 Linux 和 macOS 平台上）或 .lib（在 Windows 平台上）。静态库经过编译后，不管目标程序的哪个模块使用了该库的函数，都会将库的全部代码链接到目标程序中，占用空间较大。

不过在程序编译完成后，甚至可以把静态库给删了，因为库中的全部代码已经链接到程序中了。而动态库则不能这样，动态链接库必须余程序同时部署，还要保证程序能加载到库文件。

与动态库相比，静态库可以不用部署（因为已经被加载到程序里面了），而且运行时速度更快（因为不用去加载），但是会导致程序体积更大，并且库中的内容如果有更新，则需要重新编译生成程序。而动态库则不需要，只要动态库里的接口不变，则只需重新编译动态库，不需要重新编译程序。

静态库还有一个缺点就是：如果多个目标程序使用相同的静态库，则每个目标程序都会包含该库的代码，会造成资源浪费。

需要注意的是，静态库只能提供函数和全局变量等数据，不能在运行时加载其他动态库或者自修改代码，这就限制了它的一些应用场景。

8.1 生成静态库的命令

假设现在有hello.cpp和world.cpp两个源文件，现在要根据它们生成静态库libhello.a。则生成静态库的命令如下：

//生成hello.o和world.o（二进制文件） -c 选项表示只编译，不链接，生成目标文件
g++ -c hello.cpp world.cpp
//ar 命令则用于将目标文件打包成静态库
ar crv libhello.a hello.o world.o

具体地，ar 命令的参数解释如下：

c: 创建新的静态库，如果已经存在同名的静态库，则替换它。
r: 将目标文件插入静态库中，如果该目标文件已经存在于静态库中，则用新的目标文件覆盖旧的目标文件。
v: 显示操作过程的详细信息，包括插入的目标文件名等。

当编译完之后发布一般是发布.a和.h文件，把这些文件给到客户。生成静态库后，我们可以使用 -l 选项来将其链接到目标程序中。例如：

//链接静态库 libhello.a 以及 main.c，并生成可执行文件 main
g++ -lhello -L. main.cpp -o main

这里 -L. 选项表示在当前目录下查找库文件，-lhello 则表示链接名为 libhello.a 的静态库。

8.2 反汇编指令

objdump -DC main>main.txt

objdump 是一个用于查看目标文件或可执行文件的工具，它可以显示二进制文件的汇编代码、符号表以及其他相关信息。通过将 objdump 的输出重定向到文件，可以将其结果保存到指定的文本文件中。

9. 通用部分做公共头文件

9.1 第一部分

一般在程序中当有一些通用的部分代码或头文件时，我们会选择把它们放到同一个文件中，然后使用include，把它包含进去。而在 makefile 中也有这种设计思想。

下面给出一个例子：

在001文件夹中：

//001的文件夹中，有下面四个文件
//a.cpp
#include<iostream>
void func1(){
       printf("func1-cpp\n");
}
//b.cpp
#include<iostream>
void func2(){
       printf("func2-cpp\n");
}
//c.cpp
extern void func1();
extern void func2();
int main(){
       func1();
       func2();
       return 0;
}

//Makefiile
TARGET=c
OBJ=a.o b.o c.o

.PHONY=clean

c:a.o b.o c.o
    gcc %^ -o %@

%.o:%.cpp
    gcc -c &^ -o %@

clean:
    $(RM) $(TARGET) $(OBJ)

文件结构如下：
在这里插入图片描述

正常情况下，makefile 如上面那样写，但也可以删掉两行：

//Makefiile
TARGET=c
OBJ=a.o b.o c.o

.PHONY=clean

$(TARGET):$(OBJ)
    $(GXX) %^ -o %@

#这两句可以删掉，因为编译器会自动推导，根据上面所需的依赖，生成对应的依赖
#%.o:%.cpp
#    gcc -c &^ -o %@

clean:
    $(RM) $(TARGET) $(OBJ)

执行 make 时，结果如下：
在这里插入图片描述

在002文件加中：

//在002文件夹中，有下面四个文件
//x.c
#include<stdio.h>
void func1(){
       printf("func1-c\n");
}
//y.cpp
#include<stdio.h>
void func2(){
       printf("func2-c\n");
}
//z.cpp
extern void func1();
extern void func2();
int main(){
       func1();
       func2();
       return 0;
}

//makefiile

TARGET=z
OBJ=x.o y.o z.o

.PHONY=clean

$(TARGET):$(OBJ)

clean:
    $(RM) $(TARGET) $(OBJ)

文件结构如下：
在这里插入图片描述

仔细点，你会发现，001文件夹里的 Makefile 和002文件夹里的 Makefile 中的内容大部分一致，除了定义的变量不同。

所以我们可以将以下这部分，提出去，放到001和002的父目录下。

TARGET=z
OBJ=x.o y.o z.o

.PHONY=clean

$(TARGET):$(OBJ)

clean:
    $(RM) $(TARGET) $(OBJ)

我们把它放到0304目录下的 makefile 里吧，文件结构如下图所示：
在这里插入图片描述

这样之后，就可以修改一下001下和002下的 Makefile 了，具体如下：

//001的Makefile
TARGET=c
OBJ=a.o b.o c.o

include ../makefile   

//002的Makefile
TARGET=z
OBJ=x.o y.o z.o

include ../makefile

这样做的效果就起到一个公共头文件的作用。

然而，还可以使用模式匹配将 makefile 修改一下，代码如下：

//makefile
#找出当前路径下所有的cpp和c文件
SOURCE=$(wildacard ./*.cpp ./*.c)
#将SOURCE种的cpp文件转换成.o文件，然后连同.c文件一起赋值给OBJ
OBJ=$(patsubsst %.cpp,%.o,$(SOURCE))
#将OBJ中的.c文件转换成.o文件
OBJ:=$(patsubst %.c,%.o,$(OBJ))

.PHONY:clean

$(TARGET):$(OBJ)
    &(CXX) $^ -o $@

clean:
    $(RM) $(TARGET) $(OBJ)

//001的Makefile
TARGET=c

include ../makefile   

//002的Makefile
TARGET=z

include ../makefile

9.2 第二部分

在这里插入图片描述

注意上面两张图中，Makefile中，无论 A 最后赋值的位置在哪里，都是取最后一个值，而 B 受 A 的值的影响，所以也是取终值。

9.2.1 =和:=的区别

在Makefile中，变量的赋值是从上到下按顺序执行的。当使用=进行赋值时，变量的展开是延迟进行的，即在使用变量的时候才会进行展开计算。而使用:=进行赋值时，变量的展开是立即进行的，即在赋值的时候就会展开计算。

它们的区别在一些场景下的使用很重要。

X=789
Y=$(X)
Y=$(Y)

首先，变量X被赋值为789。然后，变量Y被赋值为$(X)，也就是789。但是在下一行，Y再次被赋值为$(Y)，这里的$(Y)实际上是指向自己，形成了一个循环引用，Make解析器无法展开这个循环引用，导致报错。因为等号是延迟展开的，所以有可能在上面代码的下方有可能会有修改到Y的语句，因此Y的值其实也是不确定的。

X=789
Y=$(X)
Y:=$(Y)

同样，变量X被赋值为789，变量Y被赋值为$(X)，也就是789。在下一行，Y被赋值为$(Y)，这里的$(Y)会立即被展开成789，因此不会形成循环引用，也不会报错。

因此，使用:=进行赋值可以避免循环引用的问题。当出现类似的循环引用情况时，使用:=赋值可以确保变量在赋值时立即展开，避免出现报错。

10. 实现在Makefile中调用shell命令

//makefile
A:=$(shell ls ../)  #输出上级目录下的所有文件
B:=$(shell pwd) #输出当前目录

a:
	echo $(A)
	echo $(B)

11. Makefile中的嵌套调用

以上面9.1中的./001和./002的Makefile为例：

#在./001和./002的公共父目录下的Makefile
#-C 指定工作目录
all:
	make -C ./001
	make -C ./002

clean:
	make -C ./001 clean
	make -C ./002 clean

该Makefile可以嵌套调用./001和./002下的Makefile。

可以对上面的代码进行改写：

./PHONY:001 002 clean

DIR=001 002

all:$(DIR)

$(DIR):
	make -C $@

clean:
	echo $(shell for dir in $(DIR);do make -C $$dir clean;done)

.PHONY是告诉make，001和002都是伪目标，而不是文件或目录。因此，对于这两个目标，就不会检查实际文件或目录的存在，而是直接执行对应的规则，也就是make -C $@。

$(shell command)：这是Makefile的一个内置函数，它的功能是执行括号中的shell命令并返回结果。这样，你可以在Makefile中使用复杂的shell命令。

for dir in $(DIR);do make -C $$dir clean;done：这是一个shell的for循环，它会遍历$(DIR)包含的每个目录，并对每个目录执行 make -C $$dir clean 命令。 Make命令中的 -C 参数是指定在哪个目录下执行Makefile，$$dir 则是当前循环的目录名。 clean 是一个通常在Makefile中定义的目标，用于删除所有由make生成的文件。

在make的上下文中，$$ 对应于shell中的$，用于引用环境变量。因此， $$dir 在shell中会被解析为变量 $dir。即 $$表示展开shell中的变量。

12. Makefile中的条件判断

在这里插入图片描述

例子如下：

A:=123

RS1:=

ifeq ($(A),123)
	RS1:=yes
else
	RS1:=no
endif

all:
	echo $(RS1)

注意，ifeq、ifneq与条件之间要有空格，不然会报错。而且没有elseif的用法，如果有这种需求，就只能选择嵌套。

A:=123

RS1:=

ifeq ($(A),123)
	RS1:=yes
else
	#在这嵌套
	ifeq ($(A),321)
		RS1=321
	else
		RS1:=no-123-321
	endif

endif

all:
	echo $(RS1)

ifdef和ifndef也同理。

ifdef A
	RS2:=yes
else
	RS2:=no
endif

make 指令还可以传参。

all：
	echo $(FLAG)

当在终端下输入make FLAG=123，会输出123。

13. Makefile中的循环

makefile 中只有一个循环语句 foreach，只支持GNU Make，其他平台的 make，可以用 shell 中的循环来实现。

makefile中循环的作用就是，可以逐个的操作每个值，包括去修改它。

TARGET:=a b c d

all:
	echo $(foreach v,$(TARGET),$v)   #输出a b c d
	touch $(foreach v,$(TARGET),$v.txt)  #会创建a.txt b.txt c.txt d.txt
	
	#shell的语法
	for v in $(TARGET);\
		do echo $$v.txt;\
	done;
	#输出结果如下：
	#a.txt
	#b.txt
	#c.txt
	#d.txt
	#这也是shell的语法，创建对于的-txt文件
	$(shell for v in $(TARGET);do touch $$v-txt;done)

14. Makefile中的自定义函数

自定义函数，不是真正的函数，本质上是多行命令放在外面定义的函数内了。还有一点就是，Makefile中的自定义函数没有返回值。

在这里插入图片描述
它相当于下面这样：

在这里插入图片描述

14.1 传参

格式如下：

A:=123

#定义和实现
define FUNC1
	echo $(1) $(2)
endef

all:
	#调用函数
	$(call FUNC1,abc,def)

上面的输出结果是abc def。函数FUNC1,用$(1) $(2)来接收参数。

A:=123

define FUNC1
	echo $(1) $(2)
endef

all:
	$(call FUNC1,abc,def,gh)

如果你像上面这样写也不会报错，只不过没有输出第三个参数而已。

A:=123

define FUNC1
	echo $(1) $(2) $(3)
endef

all:
	$(call FUNC1,abc,def)

像上面这样写也不会报错，就是$(3)为空而已。

需要注意的就是，函数中的$(0)是它自己的函数名。

A:=123

define FUNC1
	echo $(0)
endef

all:
	$(call FUNC1,abc,def)

#输出FUNC1

15. make install的实现

一般会有以下三个命令：

make：将源文件编译成二进制可执行文件（包括各种库文件）；
make install：install是Makefile中的一个目标。
- 创建目录，将可执行文件拷贝到指定目录（安装目录）；
- 加入全局可执行的路径；
- 加入全局的启停脚本；
make clean：重置编辑环境，删除无关文件；

//006_main.cpp
#include<iostream>
#include<unistd.h>
using namespace std;

int main(){
	int i=0;
	while(true){
		i++;
		cout<<"006-main-running-"<<i<<endl;
		sleep(1);
	}
	return 0;
}

//前置条件：在006文件夹下有006_main.cpp
TARGET:=006_main
OBJ:=$(TARGET).o

.PHONY=clean install
CC=g++

#用来存放可执行文件的目录
PATH:=/tmp/006_main/
#用于存放系统默认安装的路径，系统的环境变量会来该目录检索
BIN:=/usr/local/bin/

#不写具体命令，则依赖和目标，make都会自动推导后生成
$(TARGET):$(OBJ)

install:$(TARGET)
	if [ -d $(PATH) ];\   #判断指定的目录路径是否存在且是一个目录
		then echo $(PATH) exist;\
	else\
		/bin/mkdir $(PATH);\
		/bin/cp $(TARGET) $(PATH);\
		/bin/ln -sv $(PATH)$(TARGET) $(BIN);\  #在指定的链接路径（$(BIN)）创建指向目标文件的路径和名称（$(PATH)$(TARGET)）软连接（-s表示创建软连接）
	fi;  #结束 if 语句

clean：
	$(RM) $(TARGET) $(OBJ)
	$(RM) -rf $(PATH)

上面代码基本就已经将源文件编译成可执行文件、将可执行文件放到指定目录、可以在任何一个目录中去执行./006_main（也就是实现了全局可执行），还有就是实现了重置编译环境。

就差一个全局的启停脚本了。

TARGET:=006_main
OBJ:=$(TARGET).o

.PHONY=clean install
CC=g++

PATHS:=/tmp/006_main/
BIN:=/usr/local/bin/

START_SH:=$(TARGET)_start
STOP_SH:=$(TARGET)_stop

$(TARGET):$(OBJ)

install:$(TARGET)
	if [ -d $(PATH) ];\  
		then echo $(PATHS) exist;\
	else\
		mkdir $(PATHS);\
		cp $(TARGET) $(PATHS);\
		ln -sv $(PATHS)$(TARGET) $(BIN);\ 
		#将$(TARGET)重定向输出到$(START_SH)
		echo $(TARGET)>$(PATHS)$(START_SH);\
		#将"killall $(TARGET)"字符串重定向输出到$(START_SH)
		echo "killall $(TARGET)">$(PATHS)$(STOP_SH);\
		#修改$(START_SH)文件权限为可执行
		chmod a+x $(PATHS)$(START_SH);\
		chmod a+x $(PATHS)$(STOP_SH);\
		ln -sv $(PATHS)$(START_SH) $(BIN);\
		ln -sv $(PATHS)$(STOP_SH) $(BIN);\
	fi;  

clean：
	$(RM) $(TARGET) $(OBJ) $(BIN)$(TARGET) $(BIN)$(START_SH) $(BIN)$(STOP_SH)
	$(RM) -rf $(PATHS)

在上面代码中，echo $(TARGET)>$(PATHS)$(START_SH);表示把可执行文件006_main写入启动脚本（006_main_start）中，启动脚本也是可执行文件（因为我们执行了chmod a+x $(PATHS)$(START_SH);），所以当我们在终端中执行006_main_start时，就相当于执行006_main。echo "killall $(TARGET)">$(PATHS)$(STOP_SH);也同理，就是执行终止当前的006_main进程。