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詳解Linux下make命令的使用

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代碼變成可執(zhí)行文件,叫做編譯(compile);先編譯這個(gè),還是先編譯那個(gè)(即編譯的安排),叫做構(gòu)建(build)。

Make是最常用的構(gòu)建工具,誕生于1977年,主要用于C語言的項(xiàng)目。但是實(shí)際上 ,任何只要某個(gè)文件有變化,就要重新構(gòu)建的項(xiàng)目,都可以用Make構(gòu)建。
一、Make的概念

Make這個(gè)詞,英語的意思是"制作"。Make命令直接用了這個(gè)意思,就是要做出某個(gè)文件。比如,要做出文件a.txt,就可以執(zhí)行下面的命令。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make a.txt

但是,如果你真的輸入這條命令,它并不會(huì)起作用。因?yàn)镸ake命令本身并不知道,如何做出a.txt,需要有人告訴它,如何調(diào)用其他命令完成這個(gè)目標(biāo)。

比如,假設(shè)文件 a.txt 依賴于 b.txt 和 c.txt ,是后面兩個(gè)文件連接(cat命令)的產(chǎn)物。那么,make 需要知道下面的規(guī)則。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
a.txt: b.txt c.txt
cat b.txt c.txt > a.txt

也就是說,make a.txt 這條命令的背后,實(shí)際上分成兩步:第一步,確認(rèn) b.txt 和 c.txt 必須已經(jīng)存在,第二步使用 cat 命令 將這個(gè)兩個(gè)文件合并,輸出為新文件。

像這樣的規(guī)則,都寫在一個(gè)叫做Makefile的文件中,Make命令依賴這個(gè)文件進(jìn)行構(gòu)建。Makefile文件也可以寫為makefile, 或者用命令行參數(shù)指定為其他文件名。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make -f rules.txt
# 或者
$ make --file=rules.txt

上面代碼指定make命令依據(jù)rules.txt文件中的規(guī)則,進(jìn)行構(gòu)建。

總之,make只是一個(gè)根據(jù)指定的Shell命令進(jìn)行構(gòu)建的工具。它的規(guī)則很簡單,你規(guī)定要構(gòu)建哪個(gè)文件、它依賴哪些源文件,當(dāng)那些文件有變動(dòng)時(shí),如何重新構(gòu)建它。
二、Makefile文件的格式

構(gòu)建規(guī)則都寫在Makefile文件里面,要學(xué)會(huì)如何Make命令,就必須學(xué)會(huì)如何編寫Makefile文件。
2.1 概述

Makefile文件由一系列規(guī)則(rules)構(gòu)成。每條規(guī)則的形式如下。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
target> : prerequisites>
[tab] commands>

上面第一行冒號(hào)前面的部分,叫做"目標(biāo)"(target),冒號(hào)后面的部分叫做"前置條件"(prerequisites);第二行必須由一個(gè)tab鍵起首,后面跟著"命令"(commands)。

"目標(biāo)"是必需的,不可省略;"前置條件"和"命令"都是可選的,但是兩者之中必須至少存在一個(gè)。

每條規(guī)則就明確兩件事:構(gòu)建目標(biāo)的前置條件是什么,以及如何構(gòu)建。下面就詳細(xì)講解,每條規(guī)則的這三個(gè)組成部分。
2.2 目標(biāo)(target)

一個(gè)目標(biāo)(target)就構(gòu)成一條規(guī)則。目標(biāo)通常是文件名,指明Make命令所要構(gòu)建的對(duì)象,比如上文的 a.txt 。目標(biāo)可以是一個(gè)文件名,也可以是多個(gè)文件名,之間用空格分隔。

除了文件名,目標(biāo)還可以是某個(gè)操作的名字,這稱為"偽目標(biāo)"(phony target)。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
clean:
rm *.o

上面代碼的目標(biāo)是clean,它不是文件名,而是一個(gè)操作的名字,屬于"偽目標(biāo) ",作用是刪除對(duì)象文件。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make clean

但是,如果當(dāng)前目錄中,正好有一個(gè)文件叫做clean,那么這個(gè)命令不會(huì)執(zhí)行。因?yàn)镸ake發(fā)現(xiàn)clean文件已經(jīng)存在,就認(rèn)為沒有必要重新構(gòu)建了,就不會(huì)執(zhí)行指定的rm命令。

為了避免這種情況,可以明確聲明clean是"偽目標(biāo)",寫法如下。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
.PHONY: clean
clean:
rm *.o temp

聲明clean是"偽目標(biāo)"之后,make就不會(huì)去檢查是否存在一個(gè)叫做clean的文件,而是每次運(yùn)行都執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令。像.PHONY這樣的內(nèi)置目標(biāo)名還有不少,可以查看手冊。

如果Make命令運(yùn)行時(shí)沒有指定目標(biāo),默認(rèn)會(huì)執(zhí)行Makefile文件的第一個(gè)目標(biāo)。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make

上面代碼執(zhí)行Makefile文件的第一個(gè)目標(biāo)。
2.3 前置條件(prerequisites)

前置條件通常是一組文件名,之間用空格分隔。它指定了"目標(biāo)"是否重新構(gòu)建的判斷標(biāo)準(zhǔn):只要有一個(gè)前置文件不存在,或者有過更新(前置文件的last-modification時(shí)間戳比目標(biāo)的時(shí)間戳新),"目標(biāo)"就需要重新構(gòu)建。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
result.txt: source.txt
cp source.txt result.txt

上面代碼中,構(gòu)建 result.txt 的前置條件是 source.txt 。如果當(dāng)前目錄中,source.txt 已經(jīng)存在,那么make result.txt可以正常運(yùn)行,否則必須再寫一條規(guī)則,來生成 source.txt 。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
source.txt:
echo "this is the source" > source.txt

上面代碼中,source.txt后面沒有前置條件,就意味著它跟其他文件都無關(guān),只要這個(gè)文件還不存在,每次調(diào)用make source.txt,它都會(huì)生成。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make result.txt
$ make result.txt

上面命令連續(xù)執(zhí)行兩次make result.txt。第一次執(zhí)行會(huì)先新建 source.txt,然后再新建 result.txt。第二次執(zhí)行,Make發(fā)現(xiàn) source.txt 沒有變動(dòng)(時(shí)間戳晚于 result.txt),就不會(huì)執(zhí)行任何操作,result.txt 也不會(huì)重新生成。

如果需要生成多個(gè)文件,往往采用下面的寫法。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
source: file1 file2 file3

上面代碼中,source 是一個(gè)偽目標(biāo),只有三個(gè)前置文件,沒有任何對(duì)應(yīng)的命令。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make source

執(zhí)行make source命令后,就會(huì)一次性生成 file1,file2,file3 三個(gè)文件。這比下面的寫法要方便很多。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make file1
$ make file2
$ make file3

2.4 命令(commands)

命令(commands)表示如何更新目標(biāo)文件,由一行或多行的Shell命令組成。它是構(gòu)建"目標(biāo)"的具體指令,它的運(yùn)行結(jié)果通常就是生成目標(biāo)文件。

每行命令之前必須有一個(gè)tab鍵。如果想用其他鍵,可以用內(nèi)置變量.RECIPEPREFIX聲明。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
.RECIPEPREFIX = >
all:
> echo Hello, world

上面代碼用.RECIPEPREFIX指定,大于號(hào)(>)替代tab鍵。所以,每一行命令的起首變成了大于號(hào),而不是tab鍵。

需要注意的是,每行命令在一個(gè)單獨(dú)的shell中執(zhí)行。這些Shell之間沒有繼承關(guān)系。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
var-lost:
export foo=bar
echo "foo=[$$foo]"

上面代碼執(zhí)行后(make var-lost),取不到foo的值。因?yàn)閮尚忻钤趦蓚€(gè)不同的進(jìn)程執(zhí)行。一個(gè)解決辦法是將兩行命令寫在一行,中間用分號(hào)分隔。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
var-kept:
export foo=bar; echo "foo=[$$foo]"

另一個(gè)解決辦法是在換行符前加反斜杠轉(zhuǎn)義。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
var-kept:
export foo=bar; \
echo "foo=[$$foo]"

最后一個(gè)方法是加上.ONESHELL:命令。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
.ONESHELL:
var-kept:
export foo=bar;
echo "foo=[$$foo]"

 三、Makefile文件的語法
3.1 注釋

井號(hào)(#)在Makefile中表示注釋。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
# 這是注釋
result.txt: source.txt
# 這是注釋
cp source.txt result.txt # 這也是注釋

3.2 回聲(echoing)

正常情況下,make會(huì)打印每條命令,然后再執(zhí)行,這就叫做回聲(echoing)。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
test:
# 這是測試

執(zhí)行上面的規(guī)則,會(huì)得到下面的結(jié)果。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$ make test
# 這是測試

在命令的前面加上@,就可以關(guān)閉回聲。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
test:
@# 這是測試

現(xiàn)在再執(zhí)行make test,就不會(huì)有任何輸出。

由于在構(gòu)建過程中,需要了解當(dāng)前在執(zhí)行哪條命令,所以通常只在注釋和純顯示的echo命令前面加上@。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
test:
@# 這是測試
@echo TODO

3.3 通配符

通配符(wildcard)用來指定一組符合條件的文件名。Makefile 的通配符與 Bash 一致,主要有星號(hào)(*)、問號(hào)(?)和 [...] 。比如, *.o 表示所有后綴名為o的文件。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
clean:
rm -f *.o

3.4 模式匹配

Make命令允許對(duì)文件名,進(jìn)行類似正則運(yùn)算的匹配,主要用到的匹配符是%。比如,假定當(dāng)前目錄下有 f1.c 和 f2.c 兩個(gè)源碼文件,需要將它們編譯為對(duì)應(yīng)的對(duì)象文件。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
%.o: %.c

等同于下面的寫法。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
f1.o: f1.c
f2.o: f2.c

使用匹配符%,可以將大量同類型的文件,只用一條規(guī)則就完成構(gòu)建。
3.5 變量和賦值符

Makefile 允許使用等號(hào)自定義變量。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
txt = Hello World
test:
@echo $(txt)

上面代碼中,變量 txt 等于 Hello World。調(diào)用時(shí),變量需要放在 $( ) 之中。

調(diào)用Shell變量,需要在美元符號(hào)前,再加一個(gè)美元符號(hào),這是因?yàn)镸ake命令會(huì)對(duì)美元符號(hào)轉(zhuǎn)義。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
test:
@echo $$HOME

有時(shí),變量的值可能指向另一個(gè)變量。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
v1 = $(v2)

上面代碼中,變量 v1 的值是另一個(gè)變量 v2。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題,v1 的值到底在定義時(shí)擴(kuò)展(靜態(tài)擴(kuò)展),還是在運(yùn)行時(shí)擴(kuò)展(動(dòng)態(tài)擴(kuò)展)?如果 v2 的值是動(dòng)態(tài)的,這兩種擴(kuò)展方式的結(jié)果可能會(huì)差異很大。

為了解決類似問題,Makefile一共提供了四個(gè)賦值運(yùn)算符 (=、:=、?=、+=),它們的區(qū)別請(qǐng)看StackOverflow。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
VARIABLE = value
# 在執(zhí)行時(shí)擴(kuò)展,允許遞歸擴(kuò)展。

VARIABLE := value
# 在定義時(shí)擴(kuò)展。

VARIABLE ?= value
# 只有在該變量為空時(shí)才設(shè)置值。

VARIABLE += value
# 將值追加到變量的尾端。

    

3.6 內(nèi)置變量(Implicit Variables)

Make命令提供一系列內(nèi)置變量,比如,$(CC) 指向當(dāng)前使用的編譯器,$(MAKE) 指向當(dāng)前使用的Make工具。這主要是為了跨平臺(tái)的兼容性,詳細(xì)的內(nèi)置變量清單見手冊。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
output:
$(CC) -o output input.c

3.7 自動(dòng)變量(Automatic Variables)

Make命令還提供一些自動(dòng)變量,它們的值與當(dāng)前規(guī)則有關(guān)。主要有以下幾個(gè)。

(1)$@

$@指代當(dāng)前目標(biāo),就是Make命令當(dāng)前構(gòu)建的那個(gè)目標(biāo)。比如,make foo的 $@ 就指代foo。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
a.txt b.txt:
touch $@

等同于下面的寫法。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
a.txt:
touch a.txt
b.txt:
touch b.txt

(2)$

$ 指代第一個(gè)前置條件。比如,規(guī)則為 t: p1 p2,那么$ 就指代p1。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
a.txt: b.txt c.txt
cp $ $@

等同于下面的寫法。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
a.txt: b.txt c.txt
cp b.txt a.txt

(3)$?

$? 指代比目標(biāo)更新的所有前置條件,之間以空格分隔。比如,規(guī)則為 t: p1 p2,其中 p2 的時(shí)間戳比 t 新,$?就指代p2。

(4)$^

$^ 指代所有前置條件,之間以空格分隔。比如,規(guī)則為 t: p1 p2,那么 $^ 就指代 p1 p2 。

(5)$*

$* 指代匹配符 % 匹配的部分, 比如% 匹配 f1.txt 中的f1 ,$* 就表示 f1。

(6)$(@D) 和 $(@F)

$(@D) 和 $(@F) 分別指向 $@ 的目錄名和文件名。比如,$@是 src/input.c,那么$(@D) 的值為 src ,$(@F) 的值為 input.c。

(7)$(D) 和 $(F)

$(D) 和 $(F) 分別指向 $ 的目錄名和文件名。

所有的自動(dòng)變量清單,請(qǐng)看手冊。下面是自動(dòng)變量的一個(gè)例子。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
dest/%.txt: src/%.txt
@[ -d dest ] || mkdir dest
cp $ $@

上面代碼將 src 目錄下的 txt 文件,拷貝到 dest 目錄下。首先判斷 dest 目錄是否存在,如果不存在就新建,然后,$ 指代前置文件(src/%.txt), $@ 指代目標(biāo)文件(dest/%.txt)。
3.8 判斷和循環(huán)

Makefile使用 Bash 語法,完成判斷和循環(huán)。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
ifeq ($(CC),gcc)
libs=$(libs_for_gcc)
else
libs=$(normal_libs)
endif

上面代碼判斷當(dāng)前編譯器是否 gcc ,然后指定不同的庫文件。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
LIST = one two three
all:
for i in $(LIST); do \
echo $$i; \
done

# 等同于

all:
for i in one two three; do \
echo $i; \
done

    

上面代碼的運(yùn)行結(jié)果。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
one
two
three

3.9 函數(shù)

Makefile 還可以使用函數(shù),格式如下。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
$(function arguments)
# 或者
${function arguments}

Makefile提供了許多內(nèi)置函數(shù),可供調(diào)用。下面是幾個(gè)常用的內(nèi)置函數(shù)。

(1)shell 函數(shù)

shell 函數(shù)用來執(zhí)行 shell 命令

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
srcfiles := $(shell echo src/{00..99}.txt)

(2)wildcard 函數(shù)

wildcard 函數(shù)用來在 Makefile 中,替換 Bash 的通配符。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
srcfiles := $(wildcard src/*.txt)

(3)替換函數(shù)

替換函數(shù)的寫法是:變量名 + 冒號(hào) + 替換規(guī)則。

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
min: $(OUTPUT:.js=.min.js)

上面代碼的意思是,將變量OUTPUT中的 .js 全部替換成 .min.js 。
四、Makefile 的實(shí)例

(1)執(zhí)行多個(gè)目標(biāo)

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff

cleanall : cleanobj cleandiff
rm program

cleanobj :
rm *.o

cleandiff :
rm *.diff

上面代碼可以調(diào)用不同目標(biāo),刪除不同后綴名的文件,也可以調(diào)用一個(gè)目標(biāo)(cleanall),刪除所有指定類型的文件。

(2)編譯C語言項(xiàng)目

   

復(fù)制代碼
代碼如下:
edit : main.o kbd.o command.o display.o
cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o

main.o : main.c defs.h
cc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
cc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
cc -c command.c
display.o : display.c defs.h
cc -c display.c

clean :
rm edit main.o kbd.o command.o display.o

.PHONY: edit clean

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