1 makefile原理

编译过程是将高级语言（如C、C++等）源代码转换为可执行程序的过程。这个过程通常包括预处理、编译、汇编和链接四个主要阶段。下面将详细解释每个阶段的任务和过程：

1. 预处理（Preprocessing）
   预处理是编译过程的第一步，它主要处理源代码中的预处理指令，如宏定义（#define）、条件编译（#if、#elif、#else、#endif）和文件包含（#include）等。预处理器的输出是一个纯文本文件，通常具有.i或.ii扩展名，这个文件已经去除了注释、宏定义被展开、条件编译指令被处理，并且包含了所有被#include指令指定的文件内容。

2. 编译（Compilation）
   编译阶段将预处理后的源代码转换成汇编语言代码。这个过程可以分为几个子步骤：

   扫描（Scanning）：将源代码分解成一系列的单词（tokens），如标识符、保留字、常数、运算符和界符。
   语法分析（Parsing）：根据语言的语法规则，将tokens组织成语法树（syntax tree）的形式，以表示源代码的语法结构。
   语义分析（Semantic Analysis）：检查语法树的语义正确性，包括类型检查、控制流检查等，并为语法树节点标注类型信息。
   源代码优化（Source Code Optimization）：对语法树进行优化，以提高代码的执行效率。
   代码生成（Code Generation）：将优化后的语法树转换成汇编代码。
   目标代码优化（Target Code Optimization）：对生成的汇编代码进行进一步的优化，以适应不同CPU架构的特性。

3. 汇编（Assembly）
   汇编阶段将编译生成的汇编代码转换成机器语言指令，即二进制代码。汇编器的输出是一个目标文件（object file），通常具有.o或.obj扩展名。这个文件包含了程序的二进制代码，但还不能直接执行，因为它可能还包含了未解析的外部引用（如对其他程序或库函数的调用）。

4. 链接（Linking）
   链接阶段将多个目标文件以及所需的库文件合并成一个可执行文件（executable file）。这个过程包括：
   合并各个.obj文件的section：将不同目标文件中的代码段、数据段等合并到同一个可执行文件中。
   合并符号表：将所有目标文件和库文件中的符号（如函数名、变量名）合并到一个统一的符号表中。
   符号解析：解决目标文件中未解析的外部引用，即将符号表中的符号与实际的代码或数据地址关联起来。
   符号地址重定位：调整程序中所有符号的地址，以确保它们在可执行文件中的位置是正确的。
   最终，链接器生成一个可执行文件，该文件包含了程序运行所需的所有代码和数据，并且可以在目标操作系统上直接执行。
   综上所述，编译过程是一个复杂而精细的过程，它涉及多个阶段和多个工具（如预处理器、编译器、汇编器和链接器）的协同工作。通过这个过程，高级语言的源代码被转换成机器可以直接执行的二进制代码。

2 MakeFile步骤

• 1 运行cygwin环境
• 2 运行make指令将搜索当前路径下makefile文件并执行第一个目标
• 3 预处理：生成预处理后的代码（可选地保存为.i文件）
• 4 编译+汇编（隐式）：生成对象文件（.o或.obj）
• 5 链接：生成可执行文件（如.exe、.elf），然后可以转换为其他格式（如.hex）以用于特定目的

3 多文件多子目录Makefile实例

文件结构

其中OpenCygwin.bat用于再windows上运行unix环境，makefile文编译文件其中将会指定编译器路径，这里使用的是Gcc；bin 存放中间文件 inc存放代码头文件；src存放.c文件；main.c将会调用两个子文件中的函数

• OpenCygwin.bat

@echo off
:: 定义Cygwin bash的路径  
set CYGWIN_BASH=E:\GRC\Tools\cywin64\cygwin64\cygwin64\bin\bash  
  
:: 构造bash命令，切换到批处理文件所在的目录（转换为Cygwin路径）  
:: 注意：%~dp0给出批处理文件的目录（不包括文件名），但需要转换为/cygdrive/e/形式  
set CYGWIN_PATH='%~dp0'  
  
:: 启动bash，以登录shell和交互式模式运行，并执行cd命令和exec bash  
%CYGWIN_BASH% --login -i -c "cd %CYGWIN_PATH%; pwd; exec bash"  
  
:: 注意：pwd命令用于显示当前目录，以验证是否成功切换

• makefile

# 定义编译器和编译选项  
CXX=gcc 
CXXFLAGS=-I./inc -Wall -g  
  
# 定义目录  
SRCDIR=src  
BINDIR=bin  
OBJDIR=$(BINDIR)/obj  
  
# 创建目标文件夹  
#$(shell mkdir -p $(OBJDIR) $(BINDIR) 2>/dev/null)  
  
# 查找所有 .c 文件并生成对应的 .o 文件目标  
SRCS=$(shell find $(SRCDIR) -name '*.c')  
OBJS=$(SRCS:$(SRCDIR)/%.c=$(OBJDIR)/%.o)  
CLEAN_OBJ =$(shell find $(SRCDIR) -name '*.o')
# 最终目标  
TARGET=myapp  
  
# 默认目标  
all: $(TARGET)  
  
# 链接目标  
$(TARGET): $(OBJS)
	@echo "build in $@ from $^... "
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $@ $^  
  
# 编译规则（模式规则）  
$(OBJDIR)/%.o: $(SRCDIR)/%.c
	@echo "build in $@ ..."
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@   
  
# 清理  
clean:  
	rm -f $(CLEAN_OBJ) $(TARGET)  
  
.PHONY: all clean

运行结果

4 总结

本文为博主个人学习总结记录，如有不正，欢迎指正

附录一：常用Bash指令

Bash（Bourne Again SHell）是Linux系统中最常用的命令行解释器，提供了丰富的命令和功能，帮助用户有效管理和操作Linux系统。以下是一些常用的Bash指令及其简要说明：

1. 文件和目录操作
   ls：列出目录内容。常用选项包括-l（长格式显示）、-a（显示所有文件，包括隐藏文件）、-h（以易读方式显示文件大小）。
   cd：切换当前工作目录。例如，cd /path/to/dir切换到指定目录，cd …切换到上级目录。
   pwd：显示当前工作目录的路径。
   mkdir：创建新目录。使用-p选项可以递归创建多层目录。
   rm：删除文件或目录。使用-r选项递归删除目录，-f选项强制删除不提示确认。
   cp：复制文件或目录。使用-r选项递归复制目录。
   mv：移动或重命名文件或目录。
   touch：创建新文件或修改文件的时间戳。
2. 文件查看和编辑
   cat：查看文件内容。对于较长的文件，可以配合-n选项显示行号。
   less：分页显示文件内容，比cat更适合查看大文件。
   head：显示文件的前几行。使用-n选项指定行数。
   tail：显示文件的后几行。使用-n选项指定行数，-f选项实时查看文件更新。
   grep：在文件中搜索指定的文本或模式。常用选项包括-i（不区分大小写）、-r（递归搜索）。
   vi/vim：文本编辑器，用于创建和编辑文件。
3. 系统管理
   ps：显示当前运行的进程。
   top：实时显示系统资源的使用情况，包括CPU、内存等。
   kill：终止正在运行的进程。通过进程ID（PID）来指定要终止的进程。
   reboot：重启系统。
   shutdown：关闭系统。
   uname：显示系统信息，如内核名称、主机名等。
4. 网络管理
   ping：测试与目标主机的网络连通性。
   ssh：远程登录到其他主机，进行远程管理或操作。
   scp：在本地和远程系统间复制文件。
   curl：发送HTTP请求并获取网页内容。
   wget：从网络上下载文件。
5. 权限管理
   chmod：修改文件或目录的权限。通过指定权限模式（如755）来改变文件或目录的访问权限。
   chown：修改文件或目录的所有者。需要超级用户权限来更改其他用户的文件所有者。
   chgrp：修改文件或目录的所属组。
6. 其他常用命令
   man：查看命令的手册页，获取命令的详细说明和用法。
   info：查看命令的信息页，提供另一种获取命令帮助的方式。
   history：显示最近执行过的命令历史记录。
   find：根据特定条件查找文件或目录。
   du：显示目录或文件的磁盘使用情况。
   df：显示文件系统的磁盘空间使用情况。

附录二：常用批处理变量

在批处理（Batch）脚本中，变量是一种重要的元素，用于存储和引用数据。常用的批处理变量主要分为两类：系统变量和用户自定义变量。以下是对这两类变量的详细介绍：

1.系统变量
系统变量是由系统根据其定义的条件自动赋值的变量，用户无需手动为它们赋值即可直接使用。系统变量包括多种类型，如硬件类、操作系统类、文件路径类、系统时间类等。以下是一些常用的系统变量：

%CD%：扩展到当前目录的字符串。
%DATE%：用与DATE命令相同的格式扩展到当前日期。
%TIME%：用与TIME命令相同的格式扩展到当前时间。
%RANDOM%：扩展到0和32767之间的任意十进制数字。
%ERRORLEVEL%：扩展到当前ERRORLEVEL数值，用于表示上一个命令的退出代码。
%CMDEXTVERSION%：扩展到当前命令处理器扩展名版本号。
%CMDCMDLINE%：扩展到调用命令处理器的原始命令行。
%0：批处理文件的完整路径名。
%1 至 %9：批处理文件的参数，%1代表第一个参数，%2代表第二个参数，依此类推。注意，批处理文件最多可以有9个参数。
%*：返回所有参数的值，而不需要一个个输入%1、%2等。

2.用户自定义变量
用户自定义变量是由用户根据需要自行定义的变量。它们只在定义它们的批处理程序中有效。用户自定义变量通常使用set命令来定义和赋值。以下是一些使用set命令定义和使用用户自定义变量的示例：

定义变量：set 变量名=变量值。例如，set myVar=Hello World。
引用变量：在需要引用变量的地方，使用%变量名%的格式。例如，echo %myVar%将输出Hello World。
取消变量：通过为变量赋值一个空字符串来取消变量，但请注意，这并不会从内存中删除变量，只是使其值变为空。要真正释放变量所占用的内存空间，需要考虑批处理脚本的执行环境和上下文。
可选参数：
set /p 变量名=提示信息：允许用户通过键盘输入来为变量赋值。
set /a 变量名=表达式：用于执行算术运算，并将结果赋值给变量。例如，set /a count=1+2将变量count的值设置为3。

附录三：常用makefile指令

• 打印信息

#期望打印的数据
ifeq ($(DIR),)
DIR := $(shell cygpath -m "$(COMPONENT_DIR)\DEMO")
endif

#方式一 任意位置打印
$(info CDD_DIR is $(CDD_DIR))  # 使用 GNU Make 的 $(info) 函数来打印信息 

#方式二 再构建目标中打印
all:  
    @echo "CDD_DIR is $(CDD_DIR)"

• 调用其他文件

include $(MAKE_DIR)/rules_iar.mak //将对应位置的文件内容拷贝到此处

• 定义宏（也称为函数或模板）

define ADD_COMPONENT  
$(info Adding component: $1)  //$1 表示调用ADD_COMPONENT时传入的第一个参数 $2则是第二个参数
-include $2/$1_cfg.mak  
-include $2/$1_check.mak  
-include $2/$1_defs.mak  
include $2/$1_rules.mak  
endef

• $(foreach …) 函数

$(foreach var,list,text)
var 是临时变量名，它在循环的每次迭代中都会被赋予 list 中的一个元素值。
list 是要遍历的元素列表，元素之间通常由空格分隔。
text 是每次迭代中要执行的Makefile语句或文本，其中可以引用 var 来获取当前迭代的元素值。
可以理解为用var去遍历list，并再text中对var操作

eg：
FILES = foo.c bar.c baz.c  
 
all:  
   @echo "Processing files:"  
   $(foreach file,$(FILES),$(info Processing $(file)))  
   @echo "Done processing files."
#在这个例子中，$(foreach ...) 遍历 FILES 列表中的每个文件名，并使用 $(info ...) 打印正在处理的文件名

• $(Call …) 函数

$(call variable,param,param,...)
variable 是你之前已经定义的一个变量，它包含了要执行的Makefile代码（通常是一个宏或模板）。这个变量应该被定义为一个字符串，其中包含了你想要执行的命令或规则，以及占位符（如$(1)、$(2)等）来代表传递给call函数的参数。
param,param,... 是传递给variable中定义的宏的参数列表。在宏内部，你可以通过$(1)、$(2)等方式来引用这些参数，其中$(1)代表第一个参数，$(2)代表第二个参数，依此类推

eg：
#定义一个宏，用于编译C文件，并接受额外的编译选项  
define compile_c_with_opts  
$(CC) $(CFLAGS) $(1) -c -o $@ $<  
endef  
 
#调用宏来编译main.c，并传递额外的编译选项-O2  
main.o: main.c  
   $(call compile_c_with_opts,-O2)  
 
#假设CC和CFLAGS已经在其他地方被定义了  
CC=gcc  
CFLAGS=-Wall

• $(eval …)函数

$(eval text)
text 是要动态执行的Makefile代码
可以理解为 任何text都会为eval函数转换为makefile代码

eg：
# 假设我们有一个组件列表  
COMPONENTS = comp1 comp2 comp3  
 
# 定义一个宏来生成构建规则  
define generate_rule  
$(1)_obj = $(1).o  
$(1)_obj: $(1).c  
   $(CC) $(CFLAGS) -c -o $$@ $$<  
endef  
 
#遍历组件列表，并为每个组件调用generate_rule宏  
$(foreach comp,$(COMPONENTS),$(eval $(call generate_rule,$(comp))))  
 
#假设CC和CFLAGS已经在其他地方被定义了  
CC=gcc  
CFLAGS=-Wall -g  
 
#现在我们可以构建所有组件的对象文件了  
all: $(foreach comp,$(COMPONENTS),$(comp)_obj)  
   @echo "All objects built successfully."