【Linux】make/Makefile --- 自动化构建项目的工具

news2024/11/17 14:31:23

一、make/Makefile的简单使用

二、Makefile 的语法规则

三、实现的原理

3.1 make/Makefile识别文件新旧

3.2 .PHONY修饰的伪目标总是被执行

3.3 make/Makefile是具有依赖性的推导能力的

四、语法技巧

五、注意事项

Linux中自动化构建项目最简单的方式：make/Makefile
make：是一个命令
Makefile:是一个在当前目录下存在的一个具有特定格式的文本文件。
(Makefile首字母可以小写，但建议使用大写)

makefile文件中，保存了编译器和链接器的参数选项，并且描述了所有源文件之间的关系。make程序会读取makefile文件中的数据，然后根据规则调用编译器，汇编器，链接器产生最后的输出。

一、make/Makefile的简单使用

创建Makefile：
```
touch Makefile
```
编写Makefile:
```
vim Makefile
```
编写要生成的可执行程序mybin和项目清理clean：
使用make命令生成可执行程序
```
make
```
使用make命令进行项目清理
```
make clean
```

二、Makefile 的语法规则

Makefile 中包括依赖关系(目标、依赖)和依赖方法(命令)。
下面是 Makefile 中一些要素的基本语法规则：

目标：指定了要生成的文件或要执行的操作名。

例如：上面的mybin就是要生成的目标文件名。

依赖：指定了目标所依赖的文件或其他目标。

例如：上面的test.c 是目标文件依赖的文件。一个目标文件可以有多个依赖文件，用空格分开。
目标和依赖构成了依赖关系。

命令（依赖方法）：包含了生成目标所需的具体操作步骤，通常是一条或多条 Shell 命令。

第二行必须以Tab开头，不能是空格，紧接着是生成目标文件的命令。

例如：上面的gcc test.c -o mybin -std=c99
(gcc test.c -o mybin 与gcc -o mybin test.c 相同，-o后面跟目标文件名即可)

伪目标：伪目标是指在 Makefile 中.PHONY定义的不对应实际文件的目标，通常用于执行一些特定的操作，比如清理临时文件。
例如：上面的clean目标用于执行清理操作，删除mybin文件。
注：make默认执行的是第一行的命令，一般把清理工作放在最后面。

注释：使用 # 符号来添加注释，注释从 # 开始一直到该行的末尾。

变量：可以使用变量来存储命令选项、编译器名称等信息，然后在规则中引用这些变量。
语法格式：VAR_NAME = value

条件判断：可以使用条件判断（ifeq、ifdef 等）来根据不同的条件执行不同的命令。

函数：Makefile 支持一些内置函数，可以用于字符串处理、文件查找等操作。

使用make和make clean，就可以方便地完成项目自动化构建和清理。

三、实现的原理

3.1 make/Makefile识别文件新旧

make命令不是每次都会重新编译，只有更改过的文件才会重新编译。（提高编译效率）
若源代码没有更改也重新编译，那么每次预处理编译汇编链接的时间比较长，成本高。

make/Makefile是如何知道文件更改过的？
答：通过源文件的修改时间和形成的可执行程序(也是文件)的修改时间做对比。

重新编译的本质：重新写入一个二进制的可执行文件(bin文件)，文件的修改时间会跟着更改。

第一次的时候，一定是先有源文件，才有bin文件。
源文件的修改时间 < bin文件的修改时间
第二/n次的时候，我们对源文件做任何修改的时候,
源文件的修改时间 > bin文件的修改时间
重新编译形成可执行

大部分情况下重新编译都没问题，问题的产生不仅仅是修改新文件就能解决的。有些历史问题需要重新清理项目才可以解决。

文件 = 内容 + 属性，所以文件的ACM时间肯定与内容或属性有关。

Access（最近访问时间）：普通文本文件打开：cat、vim，或者对目录进入、ls显示等

Modify （对内容修改）：当文件内容发生变化时，修改时间（mtime）会被更新。

Change（对属性修改）：当文件的权限、所有者、链接数或文件名发生变化时，更改时间（ctime）会被更新。

注：

三种时间会出现联动，例如对内容修改，Access和Change时间也会更改。
Access时间不是每次访问时都更改，读取查看文件操作最频繁，如果每次都改的话，比较浪费时间，因为文件一般都在磁盘存放，更改时间的本质就是访问磁盘。但是访问磁盘的速度比较慢（相对cpu而言），读取查看文件操作又是很频繁，如果每次都更改Access time的话，系统效率就会降低很多，所以就会隔一段时间更改一次。
（具体间隔时间和是否间隔，由内核版本决定）
使用touch命令可以修改ACM时间。
-a 选项修改Access时间，但同时也修改了change时间，因为access时间也是属性。
-m 选项修改Modify时间，但是Change时间也会跟着改。

综上，make 是通过对比源文件和bin文件的Modify时间确定文件新旧的。

3.2 .PHONY修饰的伪目标总是被执行

通过时间对比，可以做到不让有些代码进行重新编译(不让某些操作进行)。

总是被执行就是：不考虑其他任何问题，总是执行依赖方法，不会被任何情况拦截。
（make/makefile不再依靠时间对比了，直接执行对应的命令）

例如：mybin被.PHONY修饰，则多次make时，都会执行gcc命令，把可执行程序重新形成。

3.3 make/Makefile是具有依赖性的推导能力的

上一节讲到gcc编译生成一个可执行程序需要经过预处理、编译、汇编和连接，中间会产生.i，.o，.s文件。但是在上面的操作中都没有生成中间文件。
但是我们知道一件事：生成bin文件，就需要对应的.o文件。

以Makefile的推导过程如下：（类似一个栈结构）

生成了临时文件 code.o code.s code.i

以上写法只是为了了解编译推导的过程，实际上不推荐使用。

建议直接用gcc形成可执行！

四、语法技巧

Makefile里面的指令执行时会自动回显出来，可以在前面加上 @ 符号使其不回显，不显示指令信息。
可以使用 echo 添加一些输出信息。
依赖方法可以不止一个，用回车隔开。
makefile中用 # 注释
makefile中可以编写变量，表达式之间不建议带空格
通过 $(变量名) 来引用变量的值。
用途:之后如果想使用g++，只需要把gcc改成g++，mybin改成mybin.exe
可以用 #^ 符号代替依赖关系中的所有内容，#@ 代替要形成的目标文件

五、注意事项

首次make时，make扫描Makefile文件时，自顶向下。如果发现第一个目标文件，则尝试根据该目标及其依赖关系构建目标文件。（默认一次形成一个最终的目标文件）
伪目标文件没有实际的依赖关系，每次都会执行其定义的命令，而不是构建文件。
Makefile里主要包含了五个东西：显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释。
显式规则说明了，如何生成一个或多个目标文件。
make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较粗糙地简略地书写makefile，比如源文件与目标文件之间的时间关系判断。
在makefile中可以定义变量，当makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上，通常使用 $(var) 表示引用变量。
文件指示。在一个makefile中引用另一个makefile，类似C语言中的include;
".mk" 是用来表示 Makefile 文件的扩展名。
```
include path/to/another_makefile.mk

target: dependency
    command
```
注释，makefile中可以使用 # 在行首表示行注释
默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为"GNUmakefile"、"makefile"、"Makefile"的文件。