Makefile工具的使用

一、相关资料推荐

1、来自网络：Linux工具入门：make工具与Makefile文件 - melonstreet - 博客园

2、配套详细的手册：Make工具《一起写Mkakefile》-Linux文档类资源-CSDN下载MAKE工具，一本书更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/weixin_40639467/75976402

二、基础部分

1、何为Makefile文件

Makefile诞生的目的： 1、如果工程没有编译过，那么工程中的所有.c 文件都要被编译并且链接成可执行程序。 2、如果工程中只有个别 C 文件被修改了，那么只编译这些被修改的 C 文件即可。 3、如果工程的头文件被修改了，那么我们需要编译所有引用这个头文件的 C 文件，并且 链接成可执行文件。 / 一个小例子的解析： 上述代码中一共有 5 条规则，1~2 行为第一条规则，3~4 行为第二条规则，5~6 行为第三条 规则，7~8 行为第四条规则，10~12 为第五条规则，make 命令在执行这个 Makefile 的时候其执 行步骤如下：         首先更新第一条规则中的 main，第一条规则的目标成为默认目标，只要默认目标更新了那 么就认为 Makefile 的工作。在第一次编译的时候由于 main 还不存在，因此第一条规则会执行， 第一条规则依赖于文件 main.o、input.o 和 calcu.o 这个三个.o 文件，这三个.o 文件目前还都没 有，因此必须先更新这三个文件。make 会查找以这三个.o 文件为目标的规则并执行。以 main.o 为例，发现更新 main.o 的是第二条规则，因此会执行第二条规则，第二条规则里面的命令为“gcc –c main.c”，这行命令很熟悉了吧，就是不链接编译 main.c，生成 main.o，其它两个.o 文件同理。         最后一个规则目标是 clean，它没有依赖文件，因此会默认为依赖文件都是最新的，所以其对应的命令不会执行，当我们想要执行 clean 的话可以直接使用命令“make clean”，执行以后就会删除当前目录下所有的.o 文件以及 main，因此 clean 的功能就是完成工程的清理，“make clean” /

2、Makefile的基本语法

Makefile的规则格式：   例子：            这条规则的目标是 main，main.o、input.o 和 calcu.o 是生成 main 的依赖文件，如果要更新 目标 main，就必须先更新它的所有依赖文件，如果依赖文件中的任何一个有更新，那么目标也 必须更新，“更新”就是执行一遍规则中的命令列表。（命令列表中的每条命令必须以 TAB 键开始，不能使用空格） / Makefile的变量： 注意：Makefile 中的变量都是字符串！类似 C 语言中的宏。         我们来分析一下“示例代码 3.4.2.1”，第 1 行是注释，Makefile 中可以写注释，注释开头要 用符号“#”，不能用 C 语言中的“//”或者“/**/”！第 2 行我们定义了一个变量 objects，并且给这个变量进行了赋值，其值为字符串“main.o input.o calcu.o”，第3和4行使用到了变量objects，Makefile 中变量的引用方法是“$(变量名)”，比如本例中的“$(objects)”就是使用变量 objects。         在“示例代码 3.4.2.1”中我们在定义变量 objects 的时候使用“=”对其进行了赋值，Makefile 变量的赋值符还有其它两个“:=”和“?=”，我们来看一下这三种赋值符的区别： 1、赋值符“=” 使用“=”在给变量的赋值的时候，不一定要用已经定义好的值，也可以使用后面定义的值，比如如下代码：         我们来分析一下上述代码，第 1 行定义了一个变量 name，变量值为“zzk”，第 2 行也定义 了一个变量curname，curname的变量值引用了变量name，按照我们C写语言的经验此时curname 的值就是“zzk”。第 3 行将变量 name 的值改为了“zuozhongkai”，第 5、6 行是输出变量 curname的值。在 Makefile 要输出一串字符的话使用“echo”，就和 C 语言中的“printf”一样，第 6 行中的“echo”前面加了个“@”符号，因为 Make 在执行的过程中会自动输出命令执行过程，在命令前面加上“@”的话就不会输出命令执行过程，大家可以测试一下不加“@”的效果。使用命令“make print”来执行上述代码，结果如图 3.4.2.1：         在图3.4.2.1中可以看到curname的值不是“zzk”，竟然是“zuozhongkai”，也就是变量“name”最后一次赋值的结果，这就是赋值符“=”的神奇之处！借助另外一个变量，可以将变量的真实值推到后面去定义。也就是变量的真实值取决于它所引用的变量的最后一次有效值。 2、赋值符“:=”         在“示例代码 3.4.2.1”上来测试赋值符“:=”，修改“示例代码 3.4.2.1”中的第 2 行，将其 中的“=”改为“:=”，修改完成以后的代码如下：   执行结果：   从图 3.4.2.2 中可以看到此时的 curname 是 zzk，不是 zuozhongkai 了。这是因为赋值符“:=”不会使用后面定义的变量，只能使用前面已经定义好的，这就是“=”和“:=”两个的区别。 3、赋值符“?=” “?=”是一个很有用的赋值符，比如下面这行代码：          上述代码的意思就是，如果变量 curname 前面没有被赋值，那么此变量是“zuozhongkai”，如果前面已经赋过值了，那么就使用前面赋的值。 4、变量追加"+="          Makefile 中的变量是字符串，有时候我们需要给前面已经定义好的变量添加一些字符串进 去，此时就要使用到符号“+=”，比如如下所示代码：           一开始变量 objects 的值为“main.o input.o”，后面我们给他追加了一个“calcu.o”，因此变 量 objects 变成了“main.o input.o calcu.o”，这个就是变量的追加。 / Makefile的模式规则：         在 3.3.2 小节中我们编写了一个 Makefile 文件用来编译工程，这个 Makefile 的内容如下：           上述 Makefile 中第 3~8 行是将对应的.c 源文件编译为.o 文件，每一个 C 文件都要写一个对 应的规则，如果工程中 C 文件很多的话显然不能这么做。为此，我们可以使用 Makefile 中的模 式规则，通过模式规则我们就可以使用一条规则来将所有的.c 文件编译为对应的.o 文件。         模式规则中，至少在规则的目标定定义中要包涵“%”，否则就是一般规则，目标中的“%”表示对文件名的匹配，“%”表示长度任意的非空字符串，比如“%.c”就是所有的以.c 结尾的文件，类似与通配符，a.%.c 就表示以 a.开头，以.c 结束的所有文件。         当“%”出现在目标中的时候，目标中“%”所代表的值决定了依赖中的“%”值，使用方 法如下：           因此“示例代码 3.4.3.1”中的 Makefile 可以改为如下形式：   “示例代码 3.4.3.2”中第 5、6 这两行代码替代了“示例代码 3.4.3.1”中的 3~8 行代码， 修改以后的 Makefile 还不能运行，因为第 6 行的命令我们还没写呢，第 6 行的命令我们需要借 助另外一种强大的变量—自动化变量。 / Makefile的自动化变量：         上面讲的模式规则中，目标和依赖都是一系列的文件，每一次对模式规则进行解析的时候 都会是不同的目标和依赖文件，而命令只有一行，如何通过一行命令来从不同的依赖文件中生 成对应的目标？自动化变量就是完成这个功能的！所谓自动化变量就是这种变量会把模式中所 定义的一系列的文件自动的挨个取出，直至所有的符合模式的文件都取完，自动化变量只应该 出现在规则的命令中，常用的自动化变量如表 3.4.4.1：           表 3.4.4.1 中的 7 个自动化变量中，常用的三种：$@、$<和$^，我们使用自动化变量来完 成“示例代码 3.4.3.2”中的 Makefile，最终的完整代码如下所示：   这里的表格每个符号并没有完全理解！！ / Makefile的伪目标：         Makefile 有一种特殊的目标——伪目标，一般的目标名都是要生成的文件，而伪目标不代 表真正的目标名，在执行 make 命令的时候通过指定这个伪目标来执行其所在规则的定义的命 令。         使用伪目标主要是为了避免 Makefile 中定义的执行命令的目标和工作目录下的实际文件出 现名字冲突，有时候我们需要编写一个规则用来执行一些命令，但是这个规则不是用来创建文 件的，比如在前面的“示例代码 3.4.4.1”中有如下代码用来完成清理工程的功能：           上述规则中并没有创建文件 clean 的命令，因此工作目录下永远都不会存在文件 clean，当 我们输入“make clean”以后，后面的“rm *.o”和“rm main”总是会执行。可是如果我们“手 贱”，在工作目录下创建一个名为“clean”的文件，那就不一样了，当执行“make clean”的时 候，规则因为没有依赖文件，所以目标被认为是最新的，因此后面的 rm 命令也就不会执行，我 们预先设想的清理工程的功能也就无法完成。为了避免这个问题，我们可以将 clean 声明为伪 目标，声明方式如下：   我们使用伪目标来更改“示例代码 3.4.4.1”，修改完成以后如下：          上述代码第 5 行声明 clean 为伪目标，声明 clean 为伪目标以后不管当前目录下是否存在名 为“clean”的文件，输入“make clean”的话规则后面的 rm 命令都会执行。 / Makefile的条件判断：         在 C 语言中我们通过条件判断语句来根据不同的情况来执行不同的分支，Makefile 也支持条件判断，语法有两种如下：   以及           其中条件关键字有 4 个：ifeq、ifneq、ifdef 和 ifndef，这四个关键字其实分为两对、ifeq 与 ifneq、ifdef 与 ifndef，先来看一下 ifeq 和 ifneq，ifeq 用来判断是否相等，ifneq 就是判断是否不 相等，ifeq 用法如下：             上述用法中都是用来比较“参数 1”和“参数 2”是否相同，如果相同则为真，“参数 1”和“参数 2”可以为函数返回值。ifneq 的用法类似，只不过 ifneq 是用来了比较“参数 1”和“参数 2”是否不相等，如果不相等的话就为真 ifdef 和 ifndef 的用法如下：           如果“变量名”的值非空，那么表示表达式为真，否则表达式为假。“变量名”同样可以是 一个函数的返回值。ifndef 用法类似，但是含义用户 ifdef 相反。 具体使用例子：   / Makefile的函数使用：         Makefile 支持函数，类似 C 语言一样，Makefile 中的函数是已经定义好的，我们直接使用， 不支持我们自定义函数。make 所支持的函数不多，但是绝对够我们使用了，函数的用法如下：           可以看出，调用函数和调用普通变量一样，使用符号“$”来标识。参数集合是函数的多个 参数，参数之间以逗号“,”隔开，函数名和参数之间以“空格”分隔开，函数的调用以“$”开 头。接下来我们介绍几个常用的函数，其它的函数大家可以参考《跟我一起写 Makefile》这份 文档。       7、函数 origin 基本语法：$(origin )   //获取到变量variable的来源 解释：variable 是变量名，origin 函数的返回值就是变量来源，因此$(origin V)就是变量 V 的来源。 8、函数 filter 基本语法：$(filter ,)  //根据语法规则pattern过滤文本text 解释：ilter 函数表示以 pattern 模式过滤 text 字符串中的单词，仅保留符合模式 pattern 的单词， 可以有多个模式。函数返回值就是符合 pattern 的字符串。 9、函数 firstword 基本语法：$(firstword )   //获取文本text的第一个单词 解释：firstword 函数用于取出 text 字符串中的第一个单词，函数的返回值就是获取到的单词。 10、函数 include 基本语法：include   //在这里调用目标文件 解释：就是需要调用的文件的路径，可以是相对路径。 11、函数 words 基本语法：$(words )    //统计文本text单词个数 解释： / make文件的递归调用(子目录make文件调用) 基本语句: make -C subdir    //调用当前目录下子目录subdir下的Makefile 向子目录的Makefile传递变量：export VARIABLE ……    //导出变量VARIABLE .....给子目录 make                                                       unexport VARIABLE…… //不导出变量给子 make。 特殊的内置变量：SHELL 和 MAKEFLAGS。这两个变量除非使用“unexport”声明，否则的话在整个make的执行过程中，它们的值始终自动的传递给子make。这两个变量的值，可以自己去添加。 / make的一些内部变量： CURDIR：是makefile的内嵌变量，显示当前路径 CC：C语言编译器的名称 CPP：C语言预处理器的名称 $(CC) -E CXX：C++语言的编译器名称 RM：删除文件程序的名称 CFLAGS：C语言编译器的编译选项，无默认值 CPPFLAGS：C语言预处理器的编译选项，无默认值 CXXFLAGS：C++语言编译器的编译选项， 无默认值 MAKEFLAGS：传递给子目录make的变量，默认值rR SHELL：传递给子目录make的变量 MAKE_VERSION：当前make工具的版本号，保存着当前使用的make工具的版本号IDxx.xx /

 

三、Makefile的实战经验

基于mx6ull使用C语言裸机程序控制LED： Makefile文件： LDS链接脚本文件：

基于imx6ull单片机的使用官方SDK定义的寄存器实验

这里为了方便后期的裸机开发，使用NXP官方提供的SDK中一些头文件，可以直接模仿STM32操作配置寄存器，后期可以自己去构建功能库函数文件。

引入类似网络上和KEIL5那样的工程文件管理和编译技术（很重要）：

从图片中来分析：

CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-                 #定义了使用的交叉编译器

TARGET        ?= ledc_bsp                             #定义了之后编译出来的文件的文件名

CC            := $(CROSS_COMPILE)gcc                  #将 CC变量展开到 arm-linux-gnueabihf-gcc

LD            := $(CROSS_COMPILE)ld                   #LD = arm-linux-gnueabihf-ld

OBJCOPY       := $(CROSS_COMPILE)objcopy              #OBJCOPY = arm-linux-gnueabihf-objcopy

OBJDUMP       := $(CROSS_COMPILE)objdump              #OBJDUMP = arm-linux-gnueabihf-objdump

INCUDIRS      := user \

                 system \

                 library/BASE \

                 library/CCM \

                 library/GPIO                         #指定列举出工程中所有头文件所在路径，交叉编译器编译.c文件时，需要指定头文件路径

SRCDIRS       := core \

                 user \

                 library/BASE \

                 library/CCM \

                 library/GPIO                         #指定列举出所有需要被编译的.s .c文件所在路径，后面会从里面找出所有.s和.c文件

INCLUDES      := $(patsubst %, -I %, $(INCUDIRS))                      #这里使用make工具函数里的替换函数patsubst，输出-I XXX -I XXX，

                                                                        #后面GCC编译时，-I xxx指定了被编译的源文件使用的.h文件的路径

SFILES        := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.s))    #这里使用make工具函数里的循环查找函数foreach，查询出 变量 SRCDIRS 里所有的.s目录，

                                                                        #并使用函数wildcard，在目录里查找到 .s 后缀的文件目录输出

CFILES        := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))

SFILESNODIR   := $(notdir $(SFILES))                                   #去除上一步查找到的.s文件的目录部分，只保留 xxx.s 这个东西

CFILESNODIR   := $(notdir $(CFILES))

SOBJS         := $(patsubst %, obj/%, $(SFILESNODIR:.s=.o))            #将 xxx.s 格式替换为 xxx.o，后面作为编译的目标输出文件名

COBJS         := $(patsubst %, obj/%, $(CFILESNODIR:.c=.o))            

OBJS          := $(SOBJS)$(COBJS)                                      #本次编译出的目标 .o文件的集合

VPATH         := $(SRCDIRS)                                            #make工具的内部变量VPATH，当make在 Makefile 所在目录 找不到源文件时，会去VPATH指定的目录查找

#vpath %.s $(SRCDIRS)

#vpath %.c $(SRCDIRS)                                                  #make内部变量VPATH的另一种表达方式

.PHONY :clean

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#                这里开始写真正编译的动作.......

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$(TARGET).bin : $(OBJS)

    $(LD) -T$(TARGET).lds -o $(TARGET).elf $^

    $(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@

    $(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis

$(SOBJS) : obj/%.o : %.s                                                #make的静态模式，表示：将所有的.s文件编译为.o并存放到obj目录下去

    %(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDES) -o $@

$(COBJS) : obj/%.o : %.c                                                #make的静态模式，表示：将所有的.c文件编译为.o并存放到obj目录下去

    %(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDES) -o $@

clean:

    rm -rf $(OBJS) $(TARGET).elf $(TARGET).bin $(TARGET).dis