【Linux操作系统】makefile入门：一个规则-两个函数-三个变量

在Linux中，makefile是一种非常重要的工具，用于自动化构建和管理项目。它可以帮助开发人员轻松地编译和链接程序，同时还可以处理依赖关系和增量构建等问题。在makefile中，我们将重点介绍makefile中的一个规则，两个函数和三个自动变量。

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1. 一个规则

1.1 规则解释

Makefile由一系列规则组成，每个规则定义了一个目标（target），以及生成该目标所需的依赖项（dependencies）和生成命令（recipe）。

当目标的依赖项发生变化时，Makefile会根据规则自动执行生成命令，更新目标。

Makefile规则的基本格式如下：

target: dependencies
    recipe

• target是规则的目标，即要生成的文件或执行的操作。可以是一个文件名、一个标签（例如all），或者一个伪目标（以.PHONY声明）。
• dependencies是目标所依赖的文件或目标。当任何一个依赖项发生变化时，Make工具会重新构建目标。
• recipe是生成目标的命令序列。每个命令都必须以Tab键开头，并且在同一行上。可以是编译、链接、复制文件等任何Shell命令。

Makefile中可以有多个规则，每个规则独占一行。Make工具会根据规则的依赖关系自动确定构建顺序。

另外，Makefile还支持一些特殊的目标和变量：

• .PHONY：声明一个伪目标，表示该目标不对应任何实际的文件。通常用于定义一些特殊的操作，如clean。
• .DEFAULT_GOAL：定义默认的目标。如果没有指定目标，则默认构建该目标。
• $(CC)：定义变量。可以在Makefile中使用变量来代替常用的命令和选项，方便管理和修改。

需要注意的是，Makefile中的规则和命令必须严格遵循缩进规则，命令必须以Tab键开头。否则，Make工具可能无法正确解析和执行。

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1.2 规则举例

下面是一个简单的Makefile示例：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

all: hello

hello: main.o hello.o
    $(CC) $(CFLAGS) -o hello main.o hello.o

main.o: main.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c main.c

hello.o: hello.c
    $(CC) $(CFLAGS) -c hello.c

clean:
    rm -f hello *.o

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1.3 代码解释

这个Makefile定义了一个目标all，它依赖于目标hello。目标hello又依赖于目标main.o和hello.o。这些目标之间的依赖关系告诉Make工具在构建目标hello之前需要先构建main.o和hello.o。

每个目标下面的生成命令使用Tab键缩进，这是Makefile的语法要求。在这个例子中，生成命令使用$(CC)和$(CFLAGS)变量来指定编译器和编译选项。

除了上面的规则外，还定义了一个目标clean，用于清理生成的目标文件和可执行文件。

使用这个Makefile，可以在终端中执行以下命令：

• make：构建所有目标，默认会构建all目标，即hello。
• make hello：构建hello目标。
• make clean：清理生成的目标文件和可执行文件。

执行make命令时，Make工具会根据目标和依赖关系判断哪些文件需要重新编译，然后执行相应的生成命令。如果目标已经是最新的，Make工具会跳过它的构建。

当执行make命令后，如果源文件没有修改，Make工具会输出类似于以下的结果：

make: 'hello' is up to date.

这表示目标已经是最新的，没有需要重新构建的文件。

如果执行make clean命令，Make工具会执行清理操作，删除生成的目标文件和可执行文件。

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2. 两个函数

在Makefile中，除了$(wildcard pattern)函数，还有一个常用的函数$(patsubst pattern,replacement,text)。它用于将指定文本中符合模式的部分替换为指定的字符串。

下面分别介绍$(wildcard pattern)和$(patsubst pattern,replacement,text)函数的用法和示例：

2.1 $(wildcard pattern)

$(wildcard pattern)函数用于匹配文件名模式，返回符合模式的文件列表。

例如，假设当前目录下有以下文件：file1.txt、file2.txt、file3.dat。

FILES := $(wildcard *.txt)
all:
    @echo $(FILES)

运行make命令后，输出结果为：

file1.txt file2.txt

解释：$(wildcard *.txt)匹配当前目录下所有以.txt结尾的文件，返回文件列表file1.txt和file2.txt。然后，$(FILES)将文件列表赋值给变量FILES，最后在all目标中使用@echo命令输出变量FILES的值。

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2.2 $(patsubst pattern,replacement,text)

$(patsubst pattern,replacement,text)函数用于将指定文本中符合模式的部分替换为指定的字符串。

例如，假设有一个包含文件名的列表FILES，需要将其中的.txt替换为.o。

FILES := file1.txt file2.txt file3.dat
TARGETS := $(patsubst %.txt,%.o,$(FILES))

all: $(TARGETS)

%.o: %.txt
    @echo Generating $@ from $<
    @touch $@

运行make命令后，输出结果为：

Generating file1.o from file1.txt
Generating file2.o from file2.txt

解释：$(patsubst %.txt,%.o,$(FILES))将列表$(FILES)中以.txt结尾的文件名替换为以.o结尾的文件名，生成一个新的文件列表TARGETS，即file1.o、file2.o、file3.dat。然后，在all目标中使用$(TARGETS)作为依赖项，为每个.txt文件生成一个.o文件。

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3. 三个变量

在Makefile中，有三个常用的变量：$@、$<和$^。它们分别表示目标文件、第一个依赖文件和所有依赖文件的列表。

下面分别介绍这三个变量的用法和示例：

3.1 $@

$@表示目标文件，即当前规则中的目标。

例如，假设有一个规则如下所示：

all: main.o utils.o
    gcc $^ -o $@

运行make命令后，输出结果为：

gcc main.o utils.o -o all

解释：$^表示所有的依赖文件，即main.o和utils.o。$@表示目标文件，即all。在这个规则中，gcc $^ -o $@命令将所有的依赖文件编译链接成一个可执行文件all。

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3.2 $<

$<表示第一个依赖文件，即当前规则中的第一个依赖文件。

例如，假设有一个规则如下所示：

main.o: main.c
    gcc -c $<

运行make命令后，输出结果为：

gcc -c main.c

解释：$<表示第一个依赖文件，即main.c。在这个规则中，gcc -c $<命令将main.c文件编译成目标文件main.o。

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3.3 $^

$^表示所有的依赖文件的列表。

例如，假设有一个规则如下所示：

all: main.o utils.o
    gcc $^ -o $@

运行make命令后，输出结果为：

gcc main.o utils.o -o all

解释：$^表示所有的依赖文件，即main.o和utils.o。$@表示目标文件，即all。在这个规则中，gcc $^ -o $@命令将所有的依赖文件编译链接成一个可执行文件all。

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总结

综上所述，makefile中的一个规则，两个函数和三个自动变量是我们在Linux开发中经常使用的重要工具。通过灵活运用这些工具，我们可以更高效地构建和管理项目，提高开发效率。