1.關於編譯和鏈接
一般來說,無論是C、C++,首先要把源文件編譯成中間代碼文件,在Windows下也就是.obj文件,UNIX下是.o文件,即Object File,這個動作叫做編譯(compile)。然后再把大量的Object File合成執行文件,這個動作叫作鏈接(link)。
也就是源文件(.c 文件或者.cpp文件)首先會生成中間目標文件,再由中間目標文件生成執行文件。在編譯時,編譯器只檢測程序語法,和函數、變量是否被聲明。如果函數未被聲明,編譯器會給出一個警告,但可以生成Object File。而在鏈接程序時,鏈接器會在所有的Object File中找尋函數的實現,如果找不到,那到就會報鏈接錯誤碼(Linker Error)。
2.使用命令編譯鏈接
如果使用命令編譯,過程比較麻煩。假如我有三個.h的頭文件和四個.c的代碼文件。首先將這七個文件放到一個文件夾里(這里只介紹簡單應用,所以放在一個文件夾,以后慢慢填坑)如下圖。
接下來打開終端,並轉到這個文件夾。
然后在終端輸入
gcc -c main.c gcc -c AAA.c gcc -c BBB.c gcc -c CCC.c
這樣就把四個文件編譯完成,查看文件會出現四個.o文件(下圖)
接下來鏈接即可。在終端輸入
gcc main.o AAA.o BBB.o CCC.o -o main
就可以生成可執行文件 main
這樣執行 ./main即可。
整個執行過程如下:
3.使用make編譯鏈接
雖然上述方式可以實現,但是只要修改文件就需要重新編譯鏈接,特別麻煩。用makefile實現更為巧妙。
先放出一種寫法,如果僅是為了執行自己的代碼可以先看一下,后面的坑慢慢補。
objects = main.o AAA.o BBB.o CCC.o cc = gcc edit : $(objects) cc -o edit $(objects) main.o : main.c AAA.o : AAA.c AAA.h BBB.o : BBB.c BBB.h CCC.o : CCC.c CCC.h .PHONY : clean clean : rm edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o
這樣可以直接運行,我將剛才生成的編譯鏈接文件刪掉然后重新運行之后
如果在make的時候出現makefile:3: *** missing separator:原因是丟失了tab鍵,每一條命令在執行的時候需要一個tab鍵。
就是這樣,和上面結果相同,如果要修改文件內容,不管修改多少,執行以下make就行了。接下來詳細的介紹一下make的用法。
3.1 關於make
make命令執行時,需要一個 Makefile文件,以告訴make命令需要怎么樣的去編譯和鏈接程序(makefile文件自己新建就行,名字最好用makefile)。
首先,我們用一個示例來說明Makefile的書寫規則。就用上面的示例,在這個示例中,我們的工程有4個C文件,和3個頭文件,我們要寫一個Makefile來告訴make命令如何編譯和鏈接這幾個文件。我們的規則是:
1.如果這個工程沒有編譯過,那么我們的所有C文件都要編譯並被鏈接。
2.如果這個工程的某幾個C文件被修改,那么我們只編譯被修改的C文件,並鏈接目標程序。
3.如果這個工程的頭文件被改變了,那么我們需要編譯引用了這幾個頭文件的C文件,並鏈接目標程序。
只要我們的Makefile寫得夠好,所有的這一切,我們只用一個make命令就可以完成,make命令會自動智能地根據當前的文件修改的情況來確定哪些文件需要重編譯,從而自己編譯所需要的文件和鏈接目標程序。
3.2Makefile的規則
target...: prerequisites ...(預備知識,先決條件)
command(指令)
...
...
-------------------------------------------------------------------------------
target也就是一個目標文件,可以是Object File,也可以是執行文件。
prerequisites就是,要生成那個target所需要的文件或是目標。
command也就是make需要執行的命令。(任意的Shell命令)
這是一個文件的依賴關系,也就是說,target這一個或多個的目標文件依賴於prerequisites中的文件,其生成規則定義在command中。說白一點就是說,prerequisites中如果有一個以上的文件比target文件要新的話,command所定義的命令就會被執行。這就是Makefile的規則。也就是Makefile中最核心的內容。
舉個例子,那上面的示例來說,可以這樣實現:
edit : main.o AAA.o BBB.o CCC.o cc -o edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o main.o : main.c cc -c main.c AAA.o : AAA.c AAA.h cc -c AAA.c BBB.o : BBB.c BBB.h cc -c BBB.c CCC.o : CCC.c CCC.h cc -c CCC.c clean : rm edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o
反斜杠(\)是換行符的意思(上面沒有)。這樣比較便於makefile的易讀。我們可以把這個內容保存在名字為“makefile”或“Makefile” 的文件中,然后在該目錄下直接輸入命令“make”就可以生成執行文件edit。如果要刪除執行文件和所有的中間目標文件,那么,只要簡單地執行一下 “make clean”就可以了。
在這個makefile中,目標文件(target)包含:執行文件edit和中間目標文件(*.o),依賴文件(prerequisites)就是冒號后面的那些 .c 文件和 .h文件。每一個 .o 文件都有一組依賴文件,而這些 .o 文件又是執行文件 edit 的依賴文件。依賴關系的實質上就是說明了目標文件是由哪些文件生成的,換言之,目標文件是哪些文件更新的。
在定義好依賴關系后,后續的那一行定義了如何生成目標文件的操作系統命令,一定要以一個tab鍵作為開頭。make並不管命令是怎么工作的,他只管執行所定義的命令。make會比較targets文件和prerequisites文件的修改日期,如果prerequisites文件的日期要比targets文件的日期要新,或者target不存在的話,那么,make就會執行后續定義的命令。
這里要說明一點的是,clean不是一個文件,它只不過是一個動作名字,有點像c語言中的lable一樣,其冒號后什么也沒有,那么,make就不會自動去找它的依賴性,也就不會自動執行其后所定義的命令。要執行其后的命令(不僅用於clean,其他lable同樣適用),就要在make命令后明顯得指出這個lable的名字。這樣的方法非常有用,我們可以在一個makefile中定義不用的編譯或是和編譯無關的命令,比如程序的打包,程序的備份,等等。
3.3makefile中使用變量
在上面的例子中,先讓我們看看edit的規則:
edit : main.o AAA.o BBB.o CCC.o cc -o edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o
我們可以看到[.o]文件的字符串被重復了兩次,如果我們的工程需要加入一個新的[.o]文件,那么我們需要在兩個地方加(應該是三個地方,還有一個地方在clean中)。當然,我們的makefile並不復雜,所以在兩個地方加也不累,但如果makefile變得復雜,那么我們就有可能會忘掉一個需要加入的地方,而導致編譯失敗。所以,為了makefile的易維護,在makefile中我們可以使用變量。makefile的變量也就是一個字符串,理解成C語言中的宏可能會更好。
比如,我們聲明任意一變量名,叫objects, OBJECTS, objs, OBJS, obj, 或OBJ,只要能夠表示obj文件即可。我們在makefile起始處按如下定義此變量:
objects = main.o AAA.o BBB.o CCC.o
於是,我們就可以很方便地在我們的makefile中以“$(objects)”的方式來使用這個變量了,於是我們的改良版makefile變為如下:
objects = main.o AAA.o BBB.o CCC.o edit : $(objects) cc -o edit $(objects) main.o : main.c cc -c main.c AAA.o : AAA.c AAA.h cc -c AAA.c BBB.o : BBB.c BBB.h cc -c BBB.c CCC.o : CCC.c CCC.h cc -c CCC.c clean : rm edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o
如果有新的 .o 文件加入,我們只需簡單地修改變量objects即可。
3.4讓make自動推導
GNU的make很強大,它可以自動推導文件以及文件依賴關系后面的命令,於是我們就沒必要去在每一個[.o]文件后都寫上類似的命令,因為,我們的make會自動識別,並自己推導命令。
只要make看到一個[.o]文件,它就會自動的把[.c]文件加在依賴關系中,如果make找到一個whatever.o,那么 whatever.c,就會是whatever.o的依賴文件。並且 cc -c whatever.c 也會被推導出來,於是,我們的makefile 再也不用寫得這么復雜。我們的新makefile又出爐了。
objects = main.o AAA.o BBB.o CCC.o cc = gcc edit : $(objects) cc -o edit $(objects) main.o : main.c AAA.o : AAA.c AAA.h BBB.o : BBB.c BBB.h CCC.o : CCC.c CCC.h .PHONY : clean clean : rm edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o
這種方法,也就是make的“隱晦規則”。上面文件內容中,“.PHONY”表示,clean是個偽目標文件。
介紹到這里基本就可以結束了,但是還有兩個想要說一下
3.5另類風格的makefile
既然make可以自動推導命令,那么我看到那堆[.o]和[.h]的依賴就有點不爽,那么多的重復的[.h],能不能把其收攏起來,好吧,沒有問題,這個對於make來說很容易,來看看最新風格的makefile吧。
objects = main.o AAA.o BBB.o CCC.o cc = gcc edit : $(objects) cc -o edit $(objects) main.o : main.c AAA.o : AAA.h BBB.o : BBB.h CCC.o : CCC.h .PHONY : clean clean : rm edit main.o AAA.o BBB.o CCC.o
其實這個已經說明不了問題了,我就簡單的用語言描述一下,如果AAA.o和BBB.o共用頭文件AAA.h,那就可以寫為
AAA.o BBB.o:AAA.h
如果有所文件都用了BBB.h可以寫為:
$(objects) :BBB.h
這種風格,makefile變得很簡單,但文件依賴關系就顯得有點凌亂了。看你的喜好了。我不喜歡這種風格的,一是文件的依賴關系看不清楚,二是如果文件一多,要加入幾個新的.o文件,那就理不清楚了。
3.6清空目標文件的規則
每個Makefile中都應該寫一個清空目標文件(.o和執行文件)的規則,這不僅便於重編譯,也很利於保持文件的清潔。一般的風格都是:
clean: rm edit $(objects)
更為穩健的做法是:
.PHONY : clean clean : -rm edit $(objects)
前面說過,.PHONY意思表示clean是一個“偽目標”。而在rm命令前面加了一個小減號的意思就是,也許某些文件出現問題,但不要管,繼續做后面的事(假設手動刪掉了一個文件,保證其他文件也能刪除)。
當然,clean的規則不要放在文件的開頭,不然,這就會變成make的默認目標,相信誰也不願意這樣。不成文的規矩是——“clean從來都是放在文件的最后”。
介紹到這里,整個make就介紹完了,還有一點點小知識,我就復制一下大牛的博客供大家參考
4.make補充內容
Makefile里有什么?
Makefile里主要包含了五個東西:顯式規則、隱晦規則、變量定義、文件指示和注釋。
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- 顯式規則。顯式規則說明了,如何生成一個或多個目標文件。這是由Makefile的書寫者明顯指出,要生成的文件,文件的依賴文件,生成的命令。
- 隱晦規則。由於我們的make有自動推導的功能,所以隱晦的規則可以讓我們比較簡略地書寫Makefile,這是由make所支持的。
- 變量的定義。在Makefile中我們要定義一系列的變量,變量一般都是字符串,這個有點像你C語言中的宏,當Makefile被執行時,其中的變量都會被擴展到相應的引用位置上。
- 文件指示。其包括了三個部分,一個是在一個Makefile中引用另一個Makefile,就像C語言中的include一樣;另一個是指根據某些情況指定Makefile中的有效部分,就像C語言中的預編譯#if一樣;還有就是定義一個多行的命令。有關這一部分的內容,我會在后續的部分中講述。
- 注釋。Makefile中只有行注釋,和UNIX的Shell腳本一樣,其注釋是用“#”字符,這個就像C/C++中的“//”一樣。如果你要在你的Makefile中使用“#”字符,可以用反斜杠進行轉義,如:“\#”。
最后,還值得一提的是,在Makefile中的命令,必須要以[Tab]鍵開始。
Makefile的文件名
默認的情況下,make命令會在當前目錄下按順序找尋文件名為“GNUmakefile”、“makefile”、“Makefile”的文件,找到了解釋這個文件。在這三個文件名中,最好使用“Makefile”這個文件名,因為,這個文件名第一個字符為大寫,這樣有一種顯目的感覺。最好不要用 “GNUmakefile”,這個文件是GNU的make識別的。有另外一些make只對全小寫的“makefile”文件名敏感,但是基本上來說,大多數的make都支持“makefile”和“Makefile”這兩種默認文件名。
當然,你可以使用別的文件名來書寫Makefile,比如:“Make.Linux”,“Make.Solaris”,“Make.AIX”等,如果要指定特定的Makefile,你可以使用make的“-f”和“--file”參數,如:make -f Make.Linux或make --file Make.AIX。
引用其它的Makefile
在Makefile使用include關鍵字可以把別的Makefile包含進來,這很像C語言的#include,被包含的文件會原模原樣的放在當前文件的包含位置。include的語法是:
include <filename>;
filename可以是當前操作系統Shell的文件模式(可以包含路徑和通配符)
在include前面可以有一些空字符,但是絕不能是[Tab]鍵開始。include和<filename>;可以用一個或多個空格隔開。舉個例子,你有這樣幾個Makefile:a.mk、b.mk、c.mk,還有一個文件叫foo.make,以及一個變量$(bar),其包含了 e.mk和f.mk,那么,下面的語句:
include foo.make *.mk $(bar)
等價於:
include foo.make a.mk b.mk c.mk e.mk f.mk
make命令開始時,會找尋include所指出的其它Makefile,並把其內容安置在當前的位置。就好像C/C++的#include指令一樣。如果文件都沒有指定絕對路徑或是相對路徑的話,make會在當前目錄下首先尋找,如果當前目錄下沒有找到,那么,make還會在下面的幾個目錄下找:
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- 如果make執行時,有“-I”或“--include-dir”參數,那么make就會在這個參數所指定的目錄下去尋找。
- 如果目錄<prefix>;/include(一般是:/usr/local/bin或/usr/include)存在的話,make也會去找。
如果有文件沒有找到的話,make會生成一條警告信息,但不會馬上出現致命錯誤。它會繼續載入其它的文件,一旦完成makefile的讀取, make會再重試這些沒有找到,或是不能讀取的文件,如果還是不行,make才會出現一條致命信息。如果你想讓make不理那些無法讀取的文件,而繼續執行,你可以在include前加一個減號“-”。如:
-include <filename>;
其表示,無論include過程中出現什么錯誤,都不要報錯繼續執行。和其它版本make兼容的相關命令是sinclude,其作用和這一個是一樣的。
環境變量 MAKEFILES
如果你的當前環境中定義了環境變量MAKEFILES,那么,make會把這個變量中的值做一個類似於include的動作。這個變量中的值是其它的Makefile,用空格分隔。只是,它和include不同的是,從這個環境變量中引入的Makefile的“目標”不會起作用,如果環境變量中定義的文件發現錯誤,make也會不理。
但是在這里我還是建議不要使用這個環境變量,因為只要這個變量一被定義,那么當你使用make時,所有的Makefile都會受到它的影響,這絕不是你想看到的。在這里提這個事,只是為了告訴大家,也許有時候你的Makefile出現了怪事,那么你可以看看當前環境中有沒有定義這個變量。
make的工作方式
GNU的make工作時的執行步驟如下:(想來其它的make也是類似)
-
- 讀入所有的Makefile。
- 讀入被include的其它Makefile。
- 初始化文件中的變量。
- 推導隱晦規則,並分析所有規則。
- 為所有的目標文件創建依賴關系鏈。
- 根據依賴關系,決定哪些目標要重新生成。
- 執行生成命令。
1-5步為第一個階段,6-7為第二個階段。第一個階段中,如果定義的變量被使用了,那么,make會把其展開在使用的位置。但make並不會完全馬上展開,make使用的是拖延戰術,如果變量出現在依賴關系的規則中,那么僅當這條依賴被決定要使用了,變量才會在其內部展開。