【Linux03-基本工具之make和makefile】Linux下的项目构建工具+进度条小程序

前言

接上篇，接着学习基本工具。

博主水平有限，不足之处望请斧正。

三、make和makefile

是什么

makefile(Makefile)：用来写入 依赖关系和依赖方法 的文件。

make：用来执行 makefile 的命令。

---

为什么

允许我们自动化构建项目，方便。

---

怎么用

写出makefile ==> make执行。

先见见猪跑：

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ touch makefile
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ vim makefile
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ ls
makefile
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ touch test.c
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ vim test.c 
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make
gcc test.c -o test 
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ ls
makefile  test  test.c
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ ./test 
hello makefile

test.c:

#include 
int main()
{
    printf("hello makefile\n");
    return 0;
}

makefile:

test:test.c
	gcc test.c -o test 
.PHONY:clean
clean:
  rm -f test

“test”：目标文件（要得到的文件）。

“test.c”：依赖文件（得到目标文件的基础）。

.PHONY(adj. <口>假的；欺骗的)：伪目标修饰（被修饰的目标成为伪目标，每次都生成）

“clean”：没有依赖文件的伪目标，每次都会执行。

"gcc test.c -o test "：得到目标文件test的方法。

"rm -f test "：得到目标文件clean的方法。

以上就构成了makefile的全部要素：依赖关系和依赖方法。

怎么理解呢？

又月初了，大学生张三的生活费也差不多了，需要打个电话给老爸要钱。做成这件事必要的两个要素，

张三打电话给他老爸：“老爸，我是你儿子。”——依赖关系：张三依赖他老爸。

张三接着说：“该打点生活费了哈。”——依赖方法：这件事上，张三通过要钱来对他老爸产生依赖。

为什么说是必要的呢？

张三打电话给李四的老爸：“打点生活费哈。”——依赖关系不成立：张三不依赖李四老爸。

张三打电话给他老爸：“老爸，我是你儿子。”（随即挂断电话）——没表明依赖方法：张三老爸一头雾水。

到这里，我们再看makefile：

test:test.c#依赖关系
	gcc test.c -o test #依赖方法
.PHONY:clean#指定clean为伪目标（总是生成）
clean:#依赖关系
  rm -f test#依赖方法

“test” 通过 "gcc test.c -o test "的方法 依赖"test.c"而生。

“.PHONY clean” 总是通过 "rm -f test " 的方法 不依赖任何文件而生。

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再看，

当我们将已经编译且未修改过的文件再次编译：

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make
make: `test' is up to date.

【make是怎么知道不需要再编译的？】

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ stat test.c
  File: ‘test.c’
  Size: 80        	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d	Inode: 921768      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1003/   bacon)   Gid: ( 1003/   bacon)
Access: 2022-12-01 19:27:01.871065494 +0800
Modify: 2022-12-01 19:27:01.515064249 +0800
Change: 2022-12-01 19:27:01.515064249 +0800
 Birth: -
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ stat test
  File: ‘test’
  Size: 8360      	Blocks: 24         IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d	Inode: 921769      Links: 1
Access: (0775/-rwxrwxr-x)  Uid: ( 1003/   bacon)   Gid: ( 1003/   bacon)
Access: 2022-12-01 19:28:21.868345278 +0800
Modify: 2022-12-01 19:28:21.485343938 +0800
Change: 2022-12-01 19:28:21.485343938 +0800
 Birth: -

• Access： 指最后一次读取的时间。

  （一定时间/次数后才更新，读取操作太频繁，总是更新要进行更多IO，慢，也因为这个时间没那么重要，没必要随时更新）

• Modify： 指最后一次修改内容的时间。

• Change： 指最后一次修改属性的时间。

Access和Modify的验证：

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ stat test.c
  File: ‘test.c’
  Size: 144       	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d	Inode: 921768      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1003/   bacon)   Gid: ( 1003/   bacon)
Access: 2022-12-01 19:33:55.887513525 +0800
Modify: 2022-12-01 19:33:55.520512242 +0800
Change: 2022-12-01 19:33:55.520512242 +0800
 Birth: -
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ vim test.c
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ stat test.c
  File: ‘test.c’
  Size: 240       	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d	Inode: 921768      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1003/   bacon)   Gid: ( 1003/   bacon)
Access: 2022-12-01 19:34:17.867590404 +0800
Modify: 2022-12-01 19:34:17.290588387 +0800
Change: 2022-12-01 19:34:17.290588387 +0800
 Birth: -

我们vim进行读取了，access变，也改变了内容，modigy变，

【但是为什么change也变？？】

：内容改变了，文件大小也改变，文件大小也是属性呀！

Change的验证：

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ chmod a+r test.c
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ stat test.c
  File: ‘test.c’
  Size: 240       	Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd01h/64769d	Inode: 921768      Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--)  Uid: ( 1003/   bacon)   Gid: ( 1003/   bacon)
Access: 2022-12-01 19:34:17.867590404 +0800
Modify: 2022-12-01 19:34:17.290588387 +0800
Change: 2022-12-01 19:38:12.245410193 +0800
 Birth: -

好像，通过源文件和可执行程序的Modify时间就可以确定：

源文件更加地新：可执行程序已经落后了，需要重新编译。

源文件更加地新：可执行程序还没修改，不需要再编译了。

（想验证的话可以通过touch某个已存在文件来更新全部时间）

所以.PHONY的本质就是不略过这个“对比时间”的规则。

如果我们用.PHONY将test这个目标文件也变成伪目标，又能强制重复编译：

.PHONY:test 
test:test.c
	gcc test.c -o test 
.PHONY:clean
clean:
	rm -f test

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make
gcc test.c -o test 
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make
gcc test.c -o test 
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make
gcc test.c -o test 
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make
gcc test.c -o test

---

makefile了解得差不多了，但make不只是单纯直接执行就万事大吉了。

• make默认生成第一个目标文件——所以我们直接make就可以生成，要是想也可以指定生成第一个
• make默认只生成一个目标文件

[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make test
gcc test.c -o test 
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make clean
rm -f test
[bacon@VM-12-5-centos 3-make]$ make test; make clean
gcc test.c -o test 
rm -f test

---

makefile的推导规则

想了解它的推导规则，我们得把makefile复杂化一下：

test:test.o
	gcc test.o -o test 
test.o:test.s
	gcc -c test.s -o test.o
test.s:test.i
	gcc -S test.i -o test.s
test.i:test.c
	gcc -E test.c -o test.i


.PHONY:clean
clean:
	rm -f test.i test.s test.o test

这样其实才是真正过程：

.c ==预处理==> .i ==编译==> .s ==汇编==> .o ==链接.o==> 可执行

那我得先生成下面的.i才能一步步往后走啊？

对的，当make在当前目录找不到test依赖的test.o，就会往下走；又看到当前目录下没有test.o依赖的test.s，就又往下走；直到走到要生成test.i的时候，当前目录下有test.c，就一步步往回执行。

makefile的推导规则就像栈一样。

*并不建议这样写，直接用.c一步到位就很好，上面只是为了帮助理解。

---

第一个小程序：进度条

预备知识

1. 缓冲区问题

我们先来通过一个简单程序看一个现象：

#include 
#include //休眠函数头文件


int main()
{
    printf("i'm here!\n");//带\n
    
    sleep(3);//休眠函数

    return 0;
}

当我们去掉/n：

#include 
#include 


int main()
{
    printf("i'm here!");

    sleep(3);

    return 0;
}

【明明先执行printf，才执行sleep，为什么先sleep才能看到数据被打印？】

我们的代码是顺序结构，先prinf后sleep，为什么数据休眠完才打印？

这涉及到缓冲区的概念：执行sleep前，printf一定执行完了。不过printf打印的数据而没有立即刷新到显示器，而是打印到缓冲区。而sleep执行完，程序退出，才再刷新缓冲区。就看到了“先sleep，后printf”的现象，其实只是看不见printf先执行，而不是它后执行。

【为什么不立即刷新缓冲区或是直接打印到显示器？】

因为显示器是外设，速度太慢，频繁的访问会导致效率降低——所以我们按需刷新（显示器默认一行刷新一次）。

*今天不过多解释缓冲区的概念，以免提高学习成本。

我们也可以手动刷新缓冲区：

#include 
#include 


int main()
{
    printf("i'm here!");

    fflush(stdout);//刷新缓冲区的函数

    sleep(3);

    return 0;
}

不通过显示器默认的行刷新来刷新，而是手动刷新，也能达到效果。

2. 回车换行的概念

回车和换行其实不是一个概念：

• 回车：光标移动到行首
• 换行：光标移动到下一个行同一位置

只不过我们想要的效果是 回车 + 换行，所以键盘上的ENTER键就直接是 回车+换行 的效果

（较早期的键盘，键帽形状都很形象）

一般 \r 是回车，\n是换行，不过语言给我们做了处理，\n直接就是回车换行。

进度条

我们要实现的效果大概是：

先来个倒数感受一下：
makefile:

process:main.c process.c
	gcc main.c process.c -o process 
.PHONY:clean
clean:
	rm -f process

//process.h
#pragma once 

#include 

void ProcessOn();

//process.c
#include "process.h"

void ProcessOn()
{
    printf("test\n");
}

//main.c

include "process.h"

int main()
{
    ProcessOn();

    return 0;
}

[bacon@VM-12-5-centos process]$ ./process 
test

makefile中不需要写.h相关的操作，因为.h就在当前目录下能找到。

再来实现进度的倒数（百分比）：

倒计时当然不能用\n换行，不是我们要的效果。所以换行，打印完一个数字后换行到行首再次覆盖式打印，就能原地倒数。

void ProcessOn()
{
    int cnt = 9;

    while(cnt)
    {
        printf("On: %d\r", cnt--);
      
      	sleep(1);//休眠函数，让程序休眠1秒
    }
}

[bacon@VM-12-5-centos process]$ ./process 
[bacon@VM-12-5-centos process]$ 

程序没问题啊，为什么不打印信息？

还是缓冲区的问题，显示器默认行缓冲，咱这里换行无法刷新，所以手动刷新。

void ProcessOn()
{
    int cnt = 9;

    while(cnt)
    {
        printf("On: %d\r", cnt--);

        fflush(stdout);

        sleep(1);
    }
}

再试试10秒：

int cnt = 10;

这可咋办？格式控制

printf("On: %2d\r", cnt--);

倒数的道理其实和进度条差不多，主要就是缓冲区问题和回车的概念，再来看看进度条吧！

---

//process.h
#pragma once 

#include 
#include 


#define SYMBOL '#'
#define BARSIZE 101 //100个填充符号 + \0

void ProcessOn();

//process.c
#include "process.h"

void ProcessOn()
{
    char bar[BARSIZE] = "";
    int cnt = 0;

    while(cnt <= 100) // [0, 100]
    {
      	//打印 1/2/.../100个SYMBOL
      	//-100控制右对齐
      	//%将%转义，让它不是格式控制前缀，只是正常的字符
        printf("[%-100s] [%d%%]\r", bar, cnt); 

        bar[cnt++] = SYMBOL;

        fflush(stdout);
        //sleep(1); //每1%停1秒太慢，咱们这里让他5秒跑完：可以用usleep()，单位微秒(1微秒 = 1秒/1百万
        usleep(50000); //1秒打印20次，1次需要 1/20 秒， 再乘1百万，1百万/20 = 5万

    }

    printf("\n完成！\n");
}


//main.c
#include "process.h"

int main()
{
    ProcessOn();

    return 0;
}

但，当进度不推进（卡住）的时候，我们也没法看出来呀，搞个动态的标识就好了！最终代码和效果如下：

//process.h
#pragma once 

#include 
#include 


#define SYMBOL '#'
#define BARSIZE 101 //100个填充符号 + \0


void ProcessOn();


//process.c
#include "process.h"

void ProcessOn()
{
    char bar[BARSIZE] = "";
    char rotate[] = {'|', '/', '-', '\\'};
    int cnt = 0;

    while(cnt <= 100) // [0, 100]
    {
        printf("[%-100s] [%-3d%%][%c]\r", bar, cnt, rotate[cnt % sizeof(rotate)]); //打印 1/2/.../100个SYMBOL

        bar[cnt++] = SYMBOL;

        fflush(stdout);
        //sleep(1); //每1%停1秒太慢，咱们这里让他5秒跑完：可以用usleep()，单位微秒(1微秒 = 1秒/1百万
        usleep(50000); //1秒打印20次，1次需要 1/20 秒， 再乘1百万，1百万/20 = 5万

    }

    printf("\n完成！\n");
}


//main.c
#include "process.h"

int main()
{
    ProcessOn();

    return 0;
}

---

今天的分享就到这里了，感谢观看！

这里是培根的blog，期待与你共同进步，

下期见～