GNU構建系統和AutoTools

注：本篇博客是閱讀文末【參考博客】的講解所寫，內容非原創，僅是學習筆記

1. 概述
2. 不同視角的程序構建
2.1 用戶視角
2.2 開發者視角
3. 導圖圖片
4. configure選項
參考博客

1. 概述

GNU構建系統，是利用腳本和make程序在特定的平台上構建軟件的過程。一般過程是configure，make，make install 三部曲。這種方式成為一種習慣，被廣泛使用。
為了簡化可移植構建的難度，早期有一套AutoTools的工具幫助程序員構建軟件。configure，make，make install三部曲，大多都是基於Auto Tools來構建的。Auto Tools是GNU程序的標准構建系統。

注：有些程序雖然也是這三部曲，但是卻不是Auto Tools實現的，如Nginx

2. 不同視角的程序構建

2.1 用戶視角

configure腳本是由軟件開發者維護並發布的給用戶使用的shell腳本。該腳本的作用是檢測系統環境，最終目的是生成Make file和configure.h。
make通過讀取Make file文件，開始構建軟件。
make install可以將軟件安裝到默認或者指定的系統路徑

在上圖中，開發者在分發源碼包時，除了源代碼中的頭文件(.h)和程序源文件(.c)，還有許多支持軟件構建的文件和工具。
最重要的就是Makefile.in和config.h。
configure腳本執行時，將為每一個.i文件處理成對應的非.in文件，即生成：Makefile，src/Makefile，config.h
大部分情況下，只有Makefile和config.h。
Makefile用於被make程序識別並構建軟件，而config.h中定義的宏，有助於軟件通過預編譯來改變自身代碼，來適應目標平台某些特殊性。
有些軟件在configure階段，還可以生成其他文件，這完全取決於軟件本身。

configure
一般而言，configure主要檢查當前目標平台的程序，庫，頭文件，函數等的兼容性。這些結果將作用於config.h和Makefile文件的生成，從而影響最終的編譯。
用戶可以通過configure配置參數，來定制需要包含或者不需要包含的組件，安裝路徑等。大概可以分為五組：

• 安裝路徑相關
• 程序名配置
• 跨平台編譯
• 動靜態庫選項
• 程序組件

configure在執行過程中，除了生成Makefile外，還會生成，但是不限於以下文件：

• config.log日志文件
• config.cache緩存文件。提高下一次configure的速度，-C指定
• config.status實際調用編譯工具構建軟件的shell腳本

如果軟件通過libtool構建，還會生成libtool腳本。

2.2 開發者視角

開發者除了編寫軟件本身的代碼外，還需要負責生成構建軟件所需要的文件和工具。因此對於開發者而言，要么自己編寫構建用的腳本，要么選擇部分依賴工具。Auto tools就是這樣的工具。
Autotools包括了autoconf和automake等命令

autoreconf
為了生成configure腳本和Makefile.in等文件，開發者需要創建並維護一個configure.ac文件，以及一些列的Makefile.am
autoreconf程序能夠自動按照合理的順序調用autoconf，automake，aclocal程序

configure.ac
configure.ac用於生成configure腳本，autoconf工具用來完成這一步。如一個簡單的configure.ac例子：

AC_PREREQ
AC_PREREQ([2.63]) 
AC_INIT([st], [1.0], [[e-mail]]) 
AC_CONFIG_SRCDIR([src/main.c]) 
AC_CONFIG_HEADERS([src/config.h]) 
AM_INIT_AUTOMAKE([foreign]) 
 # Checks for programs. 
AC_PROG_CC 
AC_PROG_LIBTOOL 
 # Checks for libraries.
# Checks for header files. 
 # Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics. 
 # Checks for library functions.  
AC_CONFIG_FILES([Makefile 
          src/Makefile 
          src/a/Makefile 
           src/b/Makefile]) 
AC_OUTPUT 

其中以AC_開頭的類似函數調用一樣的代碼，實際上時被稱為“宏”的調用。
這里的宏，與C語言中的宏概念類似，會被替換展開。
configure.ac文件的一般布局是：

AC_INIT
測試程序
測試函數庫
測試頭文件
測試類型定義
測試結構
測試編譯器特性
測試庫函數
測試系統調用
AC_OUTPUT

configure.ac標簽說明

標簽	說明
AC_PREREQ	聲明autoconf要求的版本號
AC_INIT	定義軟件名稱，版本號，聯系方式
AM_INIT_AUTOMAKE	必須要的，參數為軟件名和版本號
AC_CONFIG_SCRDIR	該宏用來偵測所指定的源碼文件是否存在，來確定源碼有效性。
AC_CONFIG_HEADER	該宏用來生成config.h文件，以便autoheader命令使用
AC_PROG_CC	指定編譯器，默認GCC
AC_CONFIG_FILE	生成相應的Makefile文件，不同目錄下通過空格分隔
AC_OUTPUT	用來設定configure所要產生的文件，如果是makefile，config會把它檢查出來的結果帶入makefile.in文件，產生合適的makefile

m4是一個經典的宏工具。autoconf正是構建在m4之上，可以理解為autoconf預先定義了大量的，用戶檢查系統可移植性的宏，這些宏在展開就是大量的shell腳本。
所以編寫configure.ac就需要對這些宏掌握熟練，並且合理調用。

autoscan和configure.scan
可以通過調用autoscan命令，得到一個初始化的configure.scan文件。然后重命名為configure.ac后，在此基礎上編輯configure.ac。
autoscan會掃描源碼，並生成一些通用的宏調用，輸入的聲明，以及輸出的聲明。盡管autoscan十分方便，但是沒人能夠在構建之前，就把源碼完全寫好。
因此,autoscan通常用於初始化configure.ac，即生成configure.ac的雛形文件configure.scan

autoheader和configure.h
autoheader命令掃描configure.ac文件，並確定如何生成config.h.in。每當configure.ac變化時，都可以通過執行autoheader更新config.h.in。
在configure.ac通過AC_CONFIG_HEADERS([config.h])告訴autoheader應當生成config.h.in的路徑
config.h包含了大量的宏定義，其中包括軟件包的名字等信息，程序可以直接使用這些宏。更重要的是，程序可以根據其中的對目標平台的可移植相關的宏，通過條件編譯，動態的調整編譯行為。

automake和Makefil.am
手工編寫Makefile是一件相當繁瑣的事情，並且隨着項目的復雜程序變大，編寫難度越來越大。automake工具應運而生。
可以編輯Makefile.am文件，並依靠automake來生成Makefile.in

aclocal
configure.ac實際是依靠宏展開來得到configure。因此，能否成功生成，取決於宏定義是否能夠找打。
autoconf會從自身安裝路徑下尋找事先定義好的宏。然而對於像automake，libtool，gettex等第三方擴展宏，autoconf便無從知曉。
因此，aclocal將在configure.ac同一個目錄下生成aclocal.m4，在掃描configure.ac過程中，將第三方擴展和開發者自己編寫的宏定義復制進去。
如此一來，autoconf遇到不認識的宏時，就會從aclocal.m4中查找

libtool
libtool試圖解決不同平台下，庫文件的差異。libtool實際是一個shell腳本，實際工作中，調用了目標平台的cc編譯器和鏈接器，以及給予合適的命令行參數。
libtool可以單獨使用，也可以跟autotools集成使用。

輔助文件
aclocal.m4 該宏定義文件包含了第三方宏定義，用於autoconf展開configure.ac
NEWS，README，AUTHORS，ChangeLog GNU軟件標配
config.guess，config.sub 由automake產生，兩個用於目標平台檢查的腳本
depcomp install-sh 由automake產生，用於完成編譯和安裝的腳本
missing 由automake產生
ltmain.sh 由libtoolize產生，用於在configure階段，配置生成可運行於目標平台的libtool腳本
ylwrap 由automake產生
autogen.sh 早期autoreconf並不存在，軟件開發者就自己編寫腳本，按照順序調用autoconf，autoheader，automake等工具。這個文件就是這樣的腳本。

3. 導圖圖片

4. configure選項

`configure' configures hello 1.0 to adapt to many kinds of systems.

Usage: ./configure [OPTION]... [VAR=VALUE]...

To assign environment variables (e.g., CC, CFLAGS...), specify them as
VAR=VALUE. See below for descriptions of some of the useful variables.

Defaults for the options are specified in brackets.

Configuration:
  -h, --help display this help and exit
      --help=short display options specific to this package
      --help=recursive display the short help of all the included packages
  -V, --version display version information and exit
  -q, --quiet, --silent do not print `checking ...' messages
      --cache-file=FILE cache test results in FILE [disabled]
  -C, --config-cache alias for `--cache-file=config.cache'
  -n, --no-create do not create output files
      --srcdir=DIR find the sources in DIR [configure dir or `..']

Installation directories:
  --prefix=PREFIX install architecture-independent files in PREFIX
                          [/usr/local]
  --exec-prefix=EPREFIX install architecture-dependent files in EPREFIX
                          [PREFIX]

By default, `make install' will install all the files in
`/usr/local/bin', `/usr/local/lib' etc. You can specify
an installation prefix other than `/usr/local' using `--prefix',
for instance `--prefix=$HOME'.

For better control, use the options below.

Fine tuning of the installation directories:
  --bindir=DIR user executables [EPREFIX/bin]
  --sbindir=DIR system admin executables [EPREFIX/sbin]
  --libexecdir=DIR program executables [EPREFIX/libexec]
  --sysconfdir=DIR read-only single-machine data [PREFIX/etc]
  --sharedstatedir=DIR modifiable architecture-independent data [PREFIX/com]
  --localstatedir=DIR modifiable single-machine data [PREFIX/var]
  --libdir=DIR object code libraries [EPREFIX/lib]
  --includedir=DIR C header files [PREFIX/include]
  --oldincludedir=DIR C header files for non-gcc [/usr/include]
  --datarootdir=DIR read-only arch.-independent data root [PREFIX/share]
  --datadir=DIR read-only architecture-independent data [DATAROOTDIR]
  --infodir=DIR info documentation [DATAROOTDIR/info]
  --localedir=DIR locale-dependent data [DATAROOTDIR/locale]
  --mandir=DIR man documentation [DATAROOTDIR/man]
  --docdir=DIR documentation root [DATAROOTDIR/doc/hello]
  --htmldir=DIR html documentation [DOCDIR]
  --dvidir=DIR dvi documentation [DOCDIR]
  --pdfdir=DIR pdf documentation [DOCDIR]
  --psdir=DIR ps documentation [DOCDIR]

Some influential environment variables:
  CC C compiler command
  CFLAGS C compiler flags
  LDFLAGS linker flags, e.g. -L<lib dir> if you have libraries in a
              nonstandard directory <lib dir>
  LIBS libraries to pass to the linker, e.g. -l<library>
  CPPFLAGS (Objective) C/C++ preprocessor flags, e.g. -I<include dir> if
              you have headers in a nonstandard directory <include dir>
  CPP C preprocessor

Use these variables to override the choices made by `configure' or to help
it to find libraries and programs with nonstandard names/locations.

Report bugs to <[e-mail]>.

參考博客

《Linux c 開發-Autotools使用詳解》：https://blog.csdn.net/initphp/article/details/43705765
《GNU構建系統和Autotool》：https://www.cnblogs.com/net-saiya/archive/2017/12/28/8134842.html
《GNU構建工具和自動化工具(configure)》：http://blog.chinaunix.net/uid-26133817-id-4281309.html