对于我们平时写的小的测试Demo程序，可能自己手动编写一个Makefile文件就可以编译整个项目了，但是对于一些大型的工程，包含多个源码文件夹、头文件文件夹、库文件文件夹，如果我们每个源码文件的Makefile文件都自己去编写会非常繁琐，所以这时候需要一些自动化工具来帮助我们简化项目的构建，这里比较主流的有两种工具一个是GNU下的Autotools工具，一个是CMake工具。

Autotools工具是一些版本比较老的工具了，遗留了很多问题，包括他的语法复杂(m4宏语言)，涉及的工具种类太多，生成的configure脚本非常庞大等问题，在2000年后出现的新一代构建系统包括CMake、Meson、Ninja等能够有效解决Autotools的历史疑难杂症，并且语法更加现代化、生成速度更快。那我们为什么还要学习了解Autotools呢？因为历史原因，早年很多的开源软件都是使用的Autotools来构建的，并且Autotools目前在GNU体系中还是大量使用，并且在嵌入式Linux中非常常见，而且在一些老牌的C项目中也非常常见，所以还是非常有必要了解Autotools。

这里给出官方的Autotools的文档连接 https://www.gnu.org/software/autoconf/

一、Autotools工具详细介绍

1.1 Autotools工具组成

GNU Autotools并不是一个工具，而是由一系列的工具合集组成，在现如今的Linux发行版中，大概率是自带这些工具的，如果没有可以自行下载

autoscan：这个工具主要是用来扫描查找源代码目录下的源文件用来生成configure.scan文件。configure.scan文件是自动生成的模板，里面包含了一些系统配置的基本选项都是一些宏定义，这些宏通过autoconf工具处理后会变成检查系统特性、环境变量的shell脚本，我们可以根据这个模板修改，最后将configure.scan重新命名为configure.ac文件
aclocal：这个工具是一个perl脚本程序，他主要用来根据上一步的configure.ac文件的内容，自动生成aclocal.m4文件
autoconf：这个工具会使用configure.ac文件来生成名称为configure的shell脚本文件用来检查系统特性与环境变量，运行这个脚本文件之后，就会生成Makefile文件，之后我们就可以执行make和make install命令了
autoheader：这个工具主要是用来自动生成config.h.in文件的，当我们执行了./configure之后，会生成一个config.h文件，在调用autoheader工具之后，就会生成config.h.in文件
automake：使用automake来产生Makefile.in文件，需要注意的是Makefile.in是由Makefile.am生成的这个需要我们手动来编写

这里可以注意到，最后工具用到的文件都是以.in结尾的文件，这些文件相当于我们最后需要的目标文件的输入文件

1.2 `configure`脚本制作流程

这块内容可以参考 https://www.gnu.org/savannah-checkouts/gnu/autoconf/manual/autoconf-2.72/autoconf.html 文档的第三章内容，详细阐述了configure脚本的制作流程，下面简单介绍一下，以下图流程图中，带*的是执行的命令，带[]的表示可选项

首先根据文档中的这个流程图，可以看见用我们的源文件，通过autoscan命令生成configure.scan文件，然后我们再修改这个模板，生成我们的configure.ac文件，在通过autoconf命令生成configure脚本的时候，aclocal.m4和acsite.m4这两个文件为可选项，如果我们后续需要使用automake工具，那么还需要在执行autoconf前使用aclocal工具生成aclocal.m4文件

在执行autoconf命令的同时，我们可以选择使用autoheader来生成config.h.in文件。这个文件的作用是为 configure 提供一个模板，告诉它哪些宏需要根据系统环境进行检测，从而生成最终的config.h文件，供代码在条件编译中使用，后需会详细讲解这部分内容。

如果我们还需要使用automake工具来生成Makefile.in文件，那么需要在autoscan生成了configure.ac文件之后追加以下的流程

第一步，我们需要使用aclocal命令来生成aclocal.m4文件，有了这个文件之后，我们在生成configure的时候会使用到这个文件，然后第二步我们需要自己编写一个Makefile.am文件，然后执行automake命令来生成Makefile.in

做完上述两个流程之后，我们就可以得到两个关键文件了一个是configure脚本文件，一个是Makefile.in模板文件，在通过以下流程，生成最后的Makefile文件

直接执行configure脚本文件，脚本会去找config.h.in和Makefile.in文件进行文件生成，最后生成config.h和Makefile文件，之后我们就可以执行make命令来编译工程了

可能这里三个图的关系比较混乱，后面会通过一个工程上的实例，来具体演示Autotools的使用以及流程

1.3 `autoheader`工具与`config.h.in`文件

前面我们提到了使用autoconf生成configure的同时，可以使用autoheader来生成config.h.in文件，这个文件到底是用来干什么的呢？这一小节详细讲解一下。

例如，现在有一个场景：我们的应用代码需要跨平台，在 Linux 环境下，会使用到 <unistd.h> 头文件。不同系统可能是否存在这个头文件不同，因此我们希望通过自动化的方式进行检测和适配。我们需要先在configure.ac文件中添加配置项

复制代码

AC_INIT([example], [1.0])
AC_CONFIG_HEADERS([config.h])
AC_CHECK_HEADERS([unistd.h])
AC_OUTPUT

AC_CONFIG_HEADERS([config.h])：告诉 Autotools 最终需要生成 config.h 文件
AC_CHECK_HEADERS([unistd.h])：告知 Autotools 需要检测系统是否有 <unistd.h>，并生成相应宏 HAVE_UNISTD_H

当我们在configure.ac中添加了这些选项之后，可以运行autoheader命令来生成config.h.in，这时的模板文件中会有以下这样的记录

复制代码

/* Define to 1 if you have the <unistd.h> header file. */
#undef HAVE_UNISTD_H

注意：#undef HAVE_UNISTD_H 只是占位宏，值还没有确定
这个宏的名字是由 AC_CHECK_HEADERS 自动生成的

有了config.h.in文件之后，如果我们运行了./configure后，工具会检测系统中是否有<unistd.h>根据最终结果来生成config.h头文件，如果包含有那么在config.h文件中，就会多出

c 复制代码

#define HAVE_UNISTD_H 1

//如果没有该头文件的话
/* #undef HAVE_UNISTD_H */

后续我们就可以通过包含config.h文件来进行条件编译了，这样代码可以在不同平台上自动适配，而不需要手动修改

c 复制代码

#include "config.h"

#ifdef HAVE_UNISTD_H
#include <unistd.h>
#endif

int main() {
#ifdef HAVE_UNISTD_H
    write(1, "unistd.h exists\n", 16);
#else
    printf("unistd.h not found\n");
#endif
    return 0;
}

总结：

config.h.in = 模板文件，列出待检测的宏
./configure = 系统检测器，把模板宏填上实际值
config.h = 最终宏定义文件，代码条件编译使用
条件编译语句 (#ifdef) 永远需要开发者在代码里自己写

二、Autotools实例分析

这一章节主要是对autotools的具体使用举例。

第一步 ：创建demo工程项目，新建了一个源码文件夹，创建一个c文件，编写了一个简单的代码。

第二步 ：生成configure.ac文件。在源码路径下执行了autoscan命令之后，可以看见configure.scan文件已经生成出来了

可以打开这个文件查看，就是一些功能宏定义

宏解释：

AC_PREREQ()宏声明本文件要求的autoconf版本，本例使用的版本为2.71
AC_INIT()中分别的是: 软件包的名字，版本，作者的联系方式(一般是Email)
AC_CONFIG_SRCDIR宏用来侦测所指定的源码文件是否存在，来确定源码目录的有效性。此处为当前目录下的test.c，如果有多个源文件的话选择一个主要的文件，通常是 main.c 或其他代表源代码位置的文件。
AC_CONFIG_HEADER宏用于生成config.h文件，以便autoheader使用
AC_PROG_CC用来指定编译器，如果不指定，选用默认gcc。比如: AC_PROG_CC(gcc)
AC_OUTPUT用来设定 configure 所要产生的文件，如果是makefile，configure会把它检查出来的结果带入makefile.in文件产生合适的makefile。使用Automake时，还需要一些其他的参数，这些额外的宏用aclocal工具产生

这些宏可以直接到 https://www.gnu.org/savannah-checkouts/gnu/autoconf/manual/autoconf-2.72/autoconf.html#Making-configure-Scripts 官方文档中去查询

最后修改这个模板文件，填入自己的软件信息，并将configure.scan重命名为configure.ac文件

这里有几点需要注意，第一就是注意填写好自己软件的信息，第二就是如果我们后续要使用automake工具的话，需要添加一行AM_INIT_AUTOMAKE，并且需要指定构建行为常用的选项为[foreign]如果不指定的话，就是[gnu]严格模式，会检查AUTHORS、NEWS、README、ChangeLog、COPYING、INSTALL等文件，如果缺失的话，后续使用automake就会报错，这是我踩的一个坑，对于现代的项目，大多数使用git代码管理，对于这些文件有一些是不必要的，所以这里可以关闭GNU strict模式，如果你需要使用GNU的严格模式的话，创建这些所需文件就可以解决报错。第三点就是记得添加输出文件列表的宏AC_CONFIG_FILES([文件名])这三点编辑好之后，一个基础的configure.ac就编辑好了

第三步 ：生成aclocal.m4文件，因为我们后续要使用到automake工具，需要依赖aclocal.m4文件，所以这一步通过aclocal来生成aclocal.m4文件

可以看见执行了aclocal之后，aclocal.m4文件成功输出了

第四步 ：生成config.h.in文件，因为我们在configure中使用了宏检查，需要输出config.h，所以我们需要先生成config.h.in

执行autoheader命令之后，config.h.in也成功生成了

第五步 ：生成configure文件，使用autoconf命令得到configure脚本文件

如果这时候我们直接运行这个脚本，可以发现，缺少install-sh脚本，这个脚本就是通过automake来生成的

第六步 ：编写Makefile.am文件，执行automake命令。这里只写了一个比较简单的Makefile.am进行测试

Makefile.am文件编写规范非常重要，这里指出我踩到的另外一个坑，Makefile.am文件中的这两个宏定义，必须得规范否则也会爆出错误或者警告。

bin_PROGRAMS的含义是生成一个可执行文件 test，并在 make install 时安装到$(bindir)，一般情况下$(bindir) = /usr/local/bin
test_SOURCES的结构为<目标名>_SOURCES目标名必须和bin_PROGRAMS的程序名完全一致，否则 Automake 会报错

除了bin_PROGRAMS还有其他Automake内部已经定义好的安装目录变量

变量	安装目录
bin_PROGRAMS	$(bindir) → /usr/local/bin
sbin_PROGRAMS	$(sbindir)
libexec_PROGRAMS	$(libexecdir)
noinst_PROGRAMS	不安装，只编译
check_PROGRAMS	测试程序
具体其他宏的功能，大家可以查看官方的文档，这篇文章主要是autotools工具的使用，这里就不深入剖析底层了

还有一个需要注意的点是，如果我们这时候直接使用automake命令，会提示报错，工具也对我们继续了提示需要加上--add-missing选项，添加选项--add-missing 可以让automake工具自动添加必要的脚本文件，这里也可以看见如果AM_INIT_AUTOMAKE没有关闭GNU的严格模式，会报出缺失必要文件的错误。这里是因为这张图是没有修改的时候截取的，修改之后我没有重新automake