

简介
Linux的make程序用来自动化编译大型源码,很多时候,我们在Linux下编译安装软件,只需要敲一个make就可以全自动完成,非常方便。
make能自动化完成这些工作,是因为项目提供了一个Makefile文件,它负责告诉make,应该如何编译和链接程序。
Makefile相当于Java项目的pom.xml,Node工程的package.json,Rust项目的Cargo.toml,不同之处在于,make虽然最初是针对C语言开发,但它实际上并不限定C语言,而是可以应用到任意项目,甚至不是编程语言。此外,make主要用于Unix/Linux环境的自动化开发,掌握Makefile的写法,可以更好地在Linux环境下做开发,也可以为后续开发Linux内核做好准备。
在本教程中,我们将由浅入深,一步一步学习如何编写Makefile,完全针对零基础小白,只需要提前掌握如何使用Linux命令。
安装make
在Linux(Ubuntu)系统中,我们可以使用包管理工具直接安装make以及GCC工具链。例如在Ubuntu下,使用以下命令:
            
            
              bash
              
              
            
          
          $ sudo apt update
$ sudo apt install build-essential安装完成后,可以输入以下命令验证安装是否成功:
            
            
              bash
              
              
            
          
          $ make -v
GNU Make 4.3
$ gcc --version
gcc (Ubuntu ...) 11.4.0这样,我们就成功地安装了make,以及GCC工具链。
Makefile基础
在Linux环境下,当我们输入make命令时,它就在当前目录查找一个名为Makefile的文件,然后,根据这个文件定义的规则,自动化地执行任意命令,包括编译命令。
Makefile由若干条规则(Rule)构成,每一条规则指出一个目标文件(Target),若干依赖文件(Prerequisites),以及生成目标文件的命令。规则的基本格式如下:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          目标文件: 依赖文件1 依赖文件2 ...
    命令紧接着,以Tab开头的是命令,用来生成目标文件。命令可以是任何Shell命令,如gcc、cp、mv等。以#开头的是注释,会被make命令忽略。
编译C语言程序
下面是一个典型的Makefile,用于编译C语言程序:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          BIN=code          # 目标文件
CC=gcc            # 编译器
SRC=$(wildcard *.c) # 所有的.c文件
OBJ=$(SRC:.c=.o)  # 替换为.o文件
LFLAGS=-o
FLAGS=-c
RM=rm -f          # 删除方式
$(BIN): $(OBJ)
    @$(CC) $(LFLAGS) $@ $^
%.o: %.c
    @$(CC) $(FLAGS) $<
.PHONY: clean
clean:
    $(RM) $(OBJ) $(BIN)在这个Makefile中:
- BIN=code:变量- BIN的值是- code,表示目标文件名。
- CC=gcc:变量- CC的值是- gcc,表示所使用的编译器。
- SRC=$(wildcard *.c):- SRC表示当前目录下所有的- .c文件,使用- wildcard函数动态生成。
- OBJ=$(SRC:.c=.o):将- SRC中的- .c文件名替换为- .o,表示目标文件对应的中间文件(对象文件)。
- LFLAGS=-o:链接选项,指定输出文件名。
- FLAGS=-c:编译选项,用于生成中间文件。
- RM=rm -f:删除命令,用于清理目标文件和中间文件。
- $(wildcard *.c)用于匹配当前目录下的所有- .c文件。
- $(SRC:.c=.o)将所有的- .c文件替换为- .o文件。
- $@表示目标文件。
- $<表示第一个依赖文件。
- $^表示所有依赖文件。
- .PHONY声明- clean为伪目标,避免与同名文件冲突。
执行make即可编译,执行make clean可清理生成的文件。
**注意:**如果在修改文件内容,但是其他文件没有改变内容(Modify time)没有更新,则未改变的文件不会进行重新编译,可能会造成程序出现问题。所以当项目出现问题的时候可以对项目进行重新创建,以此解决问题。
使用隐式规则
Makefile支持许多内置的隐式规则,例如编译C语言程序的规则:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          %.o: %.c
    $(CC) $(FLAGS) $<含义:
- 将每个 .c文件编译为对应的.o文件(对象文件)。
- $<表示第一个依赖文件。
所以该规则会使*.c从第一个开始,逐个编译为对应的.o文件。
小结:隐式规则让Makefile更简洁,很多情况下不需要显式定义规则。
使用变量
赋值形式 =
这种赋值在解析时是延迟展开的。也就是说,右侧的值在被使用时才会被计算,左值变为变量来使用。这种赋值方式是 GNU Make 的标准形式。
例如:
            
            
              plain
              
              
            
          
          SRC=$(wildcard *.c)变量可以提高Makefile的可读性和可维护性。例如:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
SRC=main.c utils.c
OBJ=$(SRC:.c=.o)
program: $(OBJ)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
%.o: %.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
.PHONY: clean
clean:
    rm -f $(OBJ) program符号说明:
- $(变量名):表示引用变量,例如- $(CC)引用了变量- CC,其值为- gcc。
示例:
- $@示例
            
            
              makefile
              
              
            
          
          objects = foo.o bar.o
$(objects): %.o: %.c
    gcc -c $< -o $@在这个例子中,$@ 将被替换为每个 .o 文件的目标名称,如 foo.o 或 bar.o。
- $@代表当前规则的目标文件名(即左侧的文件)。
- 它用于在命令中引用规则左侧的目标。
- $^示例
            
            
              makefile
              
              
            
          
          target: dependency1 dependency2
    gcc -o $@ $^在这个例子中,$^ 将被替换为 dependency1 dependency2。
- $^代表当前规则中所有依赖文件的列表。
- 它用于在命令中引用规则右侧的所有依赖文件。
- $<示例
            
            
              makefile
              
              
            
          
          %.o: %.c
    gcc -c $< -o $@在这个例子中,$< 将被替换为规则中的第一个依赖文件,如 main.c。
- $<专门用来引用规则中列出的第一个依赖文件。
通过这些示例,可以清楚地理解这些符号的用途及功能。
使用模式规则
模式规则支持使用通配符定义一组目标文件的规则,例如:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          %.o: %.c
    $(CC) -c $< -o $@符号说明:
- %:通配符,表示任意文件名。例如,- %.o匹配所有- .o文件,- %.c匹配所有- .c文件。
- $<:表示当前规则中的第一个依赖文件。例如,- main.c。
- $@:表示目标文件。例如,- main.o。
通过模式规则,可以避免重复定义规则,适用于大规模项目中的批量操作。
自动生成依赖
对于大型项目,手动维护依赖关系容易出错。我们可以使用gcc的-M选项自动生成依赖关系:
            
            
              bash
              
              
            
          
          gcc -MM main.c > deps.d然后在Makefile中包含生成的依赖文件:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          include deps.d自动生成依赖的意义:
- 动态更新依赖关系 :当源码文件发生变动时,重新运行依赖生成命令即可更新deps.d。
- 减少人工维护的错误:避免手动书写依赖关系带来的遗漏问题。
注意:
- 包含依赖文件时,如果依赖文件不存在,Makefile可能会报错。为此,可以使用如下方式:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          -include deps.d这表示如果deps.d不存在,Makefile将不会报错。
示例:
- 自动生成依赖文件
            
            
              makefile
              
              
            
          
          %.d: %.c
    @set -e; rm -f $@; \
    $(CC) -MM $(CFLAGS) $< > $@.$$$$; \
    mv $@.$$$$ $@在这个规则中,依赖文件 .d 将自动根据对应的 .c 文件生成。
- 包含所有依赖
            
            
              makefile
              
              
            
          
          include $(SRC:.c=.d)通过这条规则,可以动态包含所有的依赖文件。
完善Makefile
通过上述方法,我们可以逐步完善一个Makefile。以下是一个完整的示例:
            
            
              makefile
              
              
            
          
          BIN=program
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
SRC=$(wildcard *.c)
OBJ=$(SRC:.c=.o)
$(BIN): $(OBJ)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
%.o: %.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
.PHONY: clean
clean:
    rm -f $(OBJ) $(BIN)
.PHONY: all
all: clean $(BIN)
-include deps.d
%.d: %.c
    @set -e; rm -f $@; \
    $(CC) -MM $(CFLAGS) $< > $@.$$$$; \
    mv $@.$$$$ $@通过以上内容的学习,已经足够编写寄出的Makefile~