【C++进阶】Makefile基础（二）

1. 变量

1.1 自动变量

自动变量是Makefile中的一种特殊变量，它们在规则中的命令行被执行时自动设置。以下是一些常用的自动变量：

• $@：代表当前目标
• $^：代表所有依赖文件，以空格分隔，不包含重复的依赖文件
• $<：代表第一个依赖文件
• $?：代表所有比目标更新的依赖文件，以空格分隔
• $*：代表目标文件名中去掉后缀的部分

例如：

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

在这个例子中，$<表示当前规则的第一个依赖文件（对应某个.c文件），$@表示当前规则的目标（对应某个.o文件）。

1.2 特殊变量

特殊变量是Makefile中的预定义变量，它们具有特定的含义和功能。

• MAKE：当前正在执行的Make命令
• MAKEFILE_LIST：已经包含的Makefile文件列表
• MAKECMDGOALS：当前执行的目标

1.3 变量的类型

在Makefile中，变量可以分为两类：简单变量和递归变量。

• 简单变量：简单变量使用 := 进行赋值。它们在赋值时就会被展开
• 递归变量：递归变量使用 = 进行赋值。它们在使用时才会被展开

例如：

VAR1 = $(VAR2)
VAR2 := hello world

在这个例子中，VAR1 是一个递归变量，VAR2 是一个简单变量。

1.4 变量值的来源

变量的值可以来源于以下途径：

• 直接在Makefile中赋值
• 命令行参数传递
• 环境变量

1.5 高级变量的引用功能

在Makefile中，我们可以使用高级变量引用来更灵活地处理变量。例如：

• $(VAR:str1=str2)：在变量VAR的值中，将所有的str1替换为str2。

1.6 override指令

在Makefile中，我们可以使用override指令来强制使用Makefile中的变量值，即使该变量已经在命令行中定义。例如：

CFLAGS = -Wall
override CFLAGS += -g

在这个例子中，我们使用了override指令来确保CFLAGS变量在Makefile中的定义被保留，而不是被命令行中的定义覆盖。即使在命令行中重新定义了CFLAGS，Makefile中的CFLAGS仍会被追加-g选项。

1.7 总结

我们通过一个Makefile示例来展示上述讨论的各种变量类型和功能：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall
override CFLAGS += -g
SRC = main.c foo.c bar.c

OBJS = $(SRC:.c=.o)

.PHONY: all clean

all: my_program

my_program: $(OBJS)
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

clean:
	rm -f $(OBJS) my_program

在这个Makefile中：

• 我们定义了简单变量CC、CFLAGS和SRC
• 使用override指令确保CFLAGS在Makefile中的定义不被命令行参数覆盖
• 使用高级变量引用$(SRC:.c=.o)将所有.c文件转换为.o文件列表
• 在目标my_program的命令行中，使用自动变量$@代表当前目标（my_program），使用$^代表所有依赖文件（$(OBJS)）。

2. 模式

Makefile 中的模式是一种简化书写 Makefile 的方法，它允许你为多个类似的目标定义通用规则。模式规则有一个或多个模式，通过使用通配符（%）表示。通配符可以匹配任意字符串。这使得我们可以为多个目标使用相同的规则，而不必为每个目标单独编写规则。

以下是一些常见的 Makefile 模式的例子：

1. 编译 C 文件为目标文件（.o）：

   %.o: %.c
       gcc -c $< -o $@
   

   这个模式表示：任何以.o结尾的文件（目标文件）都依赖于一个对应的以.c结尾的文件（源文件）。规则中的命令行告诉编译器如何从源文件生成目标文件。$<和$@是自动变量，分别代表依赖文件和目标文件。

2. 编译 C++ 文件为目标文件（.o）：

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

   这个模式与上面的例子类似，只是它适用于 C++ 源文件。

3. 将多个目标文件链接为一个可执行文件：

   my_program: main.o helper.o
       gcc $^ -o $@
   
   main.o: main.c
       gcc -c $< -o $@
   
   helper.o: helper.c
       gcc -c $< -o $@
   

   在这个例子中，我们没有使用模式，但我们可以用模式规则简化它：

   my_program: main.o helper.o
   	gcc $^ -o $@
   
   %.o: %.c
       gcc -c $< -o $@
   

   这个简化后的 Makefile 适用于所有 C 文件，而不仅仅是 main.c 和 helper.c。

4. 在一个目录中生成 PDF 文件：

   %.pdf: %.tex
       pdflatex $<
   

   这个模式表示：任何以.pdf结尾的文件都依赖于一个对应的以.tex结尾的文件。规则中的命令行告诉 pdflatex 如何从 LaTeX 源文件生成 PDF 文件。

3. 函数

Makefile 中的函数提供了一些实用的文本操作功能，可以让你更容易地处理文件名和路径。

3.1 addprefix

作用：给列表中的每个单词添加指定的前缀

语法：$(addprefix , )

示例：

files = file1.txt file2.txt file3.txt
prefixed_files = $(addprefix backup/, $(files))

# 结果：prefixed_files = backup/file1.txt backup/file2.txt backup/file3.txt

3.2 filter

作用：从列表中筛选出符合模式的单词

语法：$(filter , )

示例：

files = file1.txt file2.cpp file3.h file4.c
c_files = $(filter %.c, $(files))

# 结果：c_files = file4.c

3.3 filter-out

作用：从列表中移除符合模式的单词

语法：$(filter-out , )

示例：

files = file1.txt file2.cpp file3.h file4.c
non_c_files = $(filter-out %.c, $(files))

# 结果：non_c_files = file1.txt file2.cpp file3.h

3.4 patsubst

作用：根据指定的模式替换列表中的单词

语法：$(patsubst , , )

示例：

files = file1.txt file2.txt file3.txt
csv_files = $(patsubst %.txt, %.csv, $(files))

# 结果：csv_files = file1.csv file2.csv file3.csv

3.5 strip

作用：去除列表中的单词的前导和尾随空白字符

语法：$(strip )

示例：

text =      foo    bar   baz
stripped_text = $(strip $(text))

# 结果：stripped_text = foo bar baz

3.6 wildcard

作用：返回符合指定模式的文件列表

语法：$(wildcard )

示例：

src_files = $(wildcard *.c)
# 结果：src_files = file1.c file2.c file3.c（假设目录中存在这些文件）