makefile -make

一、前言

Make工具最主要也是最基本的功能就是通过makefile文件来描述源程序之间的相互关系并自动维护编译工作。而makefile 文件需要按照某种语法进行编写，文件中需要说明如何编译各个源文件并连接生成可执行文件，并要求定义源文件之间的依赖关系。

然而make的命令"博客精深",对于初学者来说，真是望而生畏，这篇文章不是make详解，只是讲解实用makefile的编写和使用。

在linux上，如果用gcc一个个编译源码，实在很繁琐，尤其是随着源代码的增加，这种繁琐更是明显，很多人，包括我，其实要求很简单，只要把头文件和cpp或者c文件放在当前目录或者其他目录，直接一个命令就可以编译了，但是make的命令太多了，相当打击初学者的信心。

常用的make指令其实不多，够用就行了，接下来开始讲解实用makefile的编写，看完之后大家可以直接下载make工程直接一个make命令完成编译。

本文相关环境:redhat 5.5 + g++ version 4.1.2 + GNU Make 3.81

g++可以支持cpp文件编译，gcc编译cpp文件在链接时会出现点问题，所以这里统一使用g++。

 

二、Makefile的规则

target ... : prerequisites ...
    command
    ...
    ...

comman如果和target不是同一行，需要在第二行键入\t再键入command.

target也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label）

这是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件，其生成规则定义在command中。

prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件要新的话，command所定义的命令就会被执行。这就是Makefile的规则。也就是Makefile中最核心的内容。

 

三、使用make一个个编译源代码

 假设我们写一个简单的程序，源码位于/usr/make/main.cpp,代码如下:

//main.cpp
#include 
int main(int argc, char** argv) {
    printf("app startup\n");
    printf("app stop\n");
    return 0;
}

make的最大好处是自动化编译,于是我们新建/usr/make/makefile,makefile文件内容如下:

main:   main.o
    g++ main.o -o main
main.o: main.cpp
    g++ -c main.cpp -o main.o
clean:
    rm -rf *.o main

保存之后，直接执行make,就可以生成main.o目标文件,main可执行文件了。

然而我们这个程序实在单薄了点，于是我们需要加入一个App类，控制整个程序的启动和关闭周期。

新建/usr/make/app.h文件，代码如下:

#ifndef APP_H
#define APP_H 

class App{
    public:
        static App& getInstance();
        bool start();
        bool shutdown();
        
    private:
        App();
        App(const App&);
        App& operator=(const App&);
        bool m_stopped;
};

#endif

新建/usr/make/app.cpp文件，代码如下:

#include "app.h"

#include 
#include 
App& App::getInstance() {
       static App app;
       return app;
}

App::App() {
       m_stopped = false;
}
   
bool App::start() {
       printf("app startup\n");
       while (!m_stopped) {
            printf("app run\n");
            sleep(5);
       }
       return true;
}

   bool App::shutdown() {
       if (m_stopped == false) {
           m_stopped = true; 
       }
       return true;
}

修改/usr/make/main.cpp文件，代码如下:

//main.cpp
#include 

#include "app.h"

int main(int argc, char** argv) {
    App& app = App::getInstance();
    
    if(!app.start()) {
        printf("app start fail\n");
    }
    
    app.shutdown();
    return 0;
}

修改/usr/make/makefile,内容如下:

main:    main.o app.o
    g++ main.o app.o -o main
main.o:    main.cpp
    g++ -c main.cpp -o main.o
app.o:    app.cpp
    g++ -c app.cpp -o app.o
clean:
    rm -rf *.o main

执行make,./main,发现后台会每隔5秒打印出"app run",只能ctrl+c结束.

以后我们修改了main.cpp,app.cpp,app.h文件后，我们只要输入make，就可以自动编译了，不必每次一个个g++命令去进行繁杂的编译过程。

这种方式，以后每添加一个源码文件，我们就要手工修改makefile的内容，添加依赖和命令，仍然显得不自动。

makeprojectv1下载

 

四、使用make自动推导编译

 GNU的make很强大，它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，于是我们就没必要去在每一个[.o]文件后都写上类似的命令，因为，我们的make会自动识别，并自己推导命令。

 我们的是新的makefile又出炉了:

CPP_SOURCES = $(wildcard *.cpp)
CPP_OBJS = $(patsubst %.cpp, %.o, $(CPP_SOURCES))

default:compile

$(CPP_OBJS):%.o:%.cpp
    g++ -c $< -o $@

compile: $(CPP_OBJS)
    g++ $^ -o main

clean:
    rm -f $(CPP_OBJS)
    rm -f main

下面来一步步解析这个makefie的语法.

初始化:

wildcard函数功能是展开成一列所有符合由其参数描述的文件名，文件间以空格间隔,本例是产生一个所有以 '.cpp' 结尾的文件的列表，然后存入变量 CPP_SOURCES.

patsubst函数是匹配替换的函数,有三个参数，第一个是一个需要匹配的式样，第二个表示用什么来替换它，第三个是一个需要被处理的由空格分隔的字列,本例是把

CPP_SOURCES的后缀为cpp文件列表，替换成后缀为o的文件列表。

生成目标文件

$(CPP_OBJS):%.o:%.cpp
    g++ -c $< -o $@

上面的例子中，指明了我们的目标从$(CPP_OBJS)中获取，"%.o"表明要所有以".o"结尾的目标，也就是"main.o app.o"，也就是变量$(CPP_OBJS)集合的模式.
而依赖模式"%.cpp"则取模式"%.o"的"%"，也就是"main app"，再加上后缀"cpp".于是，我们的依赖目标就是"main.cpp app.cpp"。
而命令中的"$<"和"$@"则是自动化变量，"$<"表示所有的依赖目标集(也就是"main.cpp app.cpp")，"$@"表示目标集(也就是"main.o cpp.o")。

展开之后是:

main.o: main.cpp
    g++ -c main.cpp -o main.o
main.o: app.cpp
    g++ -c app.cpp -o app.o

链接

上述的default目标是是makefile的第一个目标，依赖compile，compile文件不存在，也不会出现，所以会执行compile目标。

default和compile只是makefile一个普通的规则而已，没有特殊之处。

compile: $(CPP_OBJS)
    g++ $^ -o main

"$<"表示所有的依赖目标集,表示main.o app.o

展开之后是

compile: main.o app.o
    g++ main.o app.o -o main

这种方式，当我们在当前目录添加cpp文件，不用再改makefile，只要键入命令make就可以完成整个编译过程,这个时候我们可以感受到make的自动化编译的方便。

makeprojectv2下载

 

五、实用makefile的完善

虽然我们已经使用了makefile的自动推导，但是这个makefile还有有些不足:

1.只能支持cpp文件,不支持c文件

2.生成的目标文件全放在当前目录，造成当前目录混乱

3.h文件和cpp文件或者c文件没有分离，造成目录里的源码文件2倍爆炸,而且也不支持多目录

4.不支持第三方的库文件，包括include文件和lib文件。

于是，有一个完善的makefile如下:

TARGET = main
OBJ_PATH = objs

CC = g++
CFLAGS = -Wall -Werror -g
LINKFLAGS =

#INCLUDES = -I include/myinclude -I include/otherinclude1 -I include/otherinclude2
INCLUDES = -I include
#SRCDIR =src/mysrcdir src/othersrc1 src/othersrc2
SRCDIR = src
#LIBS = -Llib -lcurl -Llib -lmysqlclient -Llib -llog4cpp
LIBS =

C_SRCDIR = $(SRCDIR)
C_SOURCES = $(foreach d,$(C_SRCDIR),$(wildcard $(d)/*.c) )
C_OBJS = $(patsubst %.c, $(OBJ_PATH)/%.o, $(C_SOURCES))

CPP_SRCDIR = $(SRCDIR)
CPP_SOURCES = $(foreach d,$(CPP_SRCDIR),$(wildcard $(d)/*.cpp) )
CPP_OBJS = $(patsubst %.cpp, $(OBJ_PATH)/%.o, $(CPP_SOURCES))

default:init compile

$(C_OBJS):$(OBJ_PATH)/%.o:%.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $(INCLUDES) $< -o $@

$(CPP_OBJS):$(OBJ_PATH)/%.o:%.cpp
    $(CC) -c $(CFLAGS) $(INCLUDES) $< -o $@

init:
    $(foreach d,$(SRCDIR), mkdir -p $(OBJ_PATH)/$(d);)

compile:$(C_OBJS) $(CPP_OBJS)
    $(CC)  $^ -o $(TARGET) $(LINKFLAGS) $(LIBS)

clean:
    rm -rf $(OBJ_PATH)
    rm -f $(TARGET)

install: $(TARGET)
    cp $(TARGET) $(PREFIX_BIN)

uninstall:
    rm -f $(PREFIX_BIN)/$(TARGET)

rebuild: clean compile

 这个makefile的功能是扫描src文件夹的c文件和cpp文件，进行编译，编译的命令是g++，编译选项是-Wall -Werror -g,表示尽可能打印出报错信息，有错误和警告就停止编译，并且生成调试信息。如果是生产环境，请把-g去掉。最后连接所有目标文件为main。如果所有的c文件和cpp文件没有main函数入口，链接会报错。

使用这个makefile，需要注意的几个变量是:

TARGET 表示最后生成的可执行文件的名字，默认生成的main可执行文件在当前工作目录。

OBJ_PATH  表示编译过程中产生的目标文件放在那个目录，默认生成放在在当前目录的objs目录下，无需手工mkdir，自动生成。

CC 默认是g++，如果是使用gcc的，请修改，但是gcc在编译cpp文件后，链接时会出现问题，请自行解决。

INCLUDES 配置头文件的目录，默认是include目录，如果放在当前目录，可以改为"INCLUDES = ."，如果要配置多个include目录，可以按照注释，自行配置。

SRCDIR 配置c文件和cpp文件的目录，默认是src目录，如果喜欢放在当前目录，可以改为"SRCDIR= .",如果要配置多个源码目录，可以按照注释，自行配置。

LIBS 配置第三方的动态链接库和静态链接库，当程序使用了第三方库时，我们编译是要配置第三方的头文件目录，链接时就要配置链接的库文件，LIBS配置可以参考注释，如果不清楚，请看本人博客里的“gcc常用命令”文章

  makeprojectv3下载