【Makefile】Makefile的使用

一、Makefile简单介绍

在Linux中使用make命令来编译程序，特别是大程序；而make命令所执行的动作依赖于Makefile文件。最简单的Makefile文件如下：

hello: hello.c
	gcc -o hello hello.c
clean:
	rm -f  hello

将上述4行存为Makefile文件(注意必须以Tab键缩进第2、4行，不能以空格键缩进)，然后直接执行make即可编译程序，执行make clean即可清除编译出来的结果。
make命令根据文件更新的时间戳来决定哪些文件需要重新编译，这使得可以避免编译已经编译过的、没有变化的程序，可以大大提高编译效率。

二、Makefile的核心规则

目标文件 : 依赖文件1 依赖文件2 …
[Tab]命令

当：目标文件不存在或依赖文件比目标文件新
则：执行命令

实例：

test : a.o b.o
	gcc -o test a.o b.o
a.o : a.c
	gcc -c -o a.o a.c
b.o : b.c
	gcc -c -o b.o b.c
clean:
	rm -f *.o test

三、Makefile的语法（syntax）

这里简单的讲解Makefile的语法，如果想比较深入学习Makefile的话可以：

• a. 百度搜 “gnu make 于凤昌”。
• b. 查看官方文档: http://www.gnu.org/software/make/manual/

1.通配符（patten）

假如一个目标文件所依赖的依赖文件很多，那样岂不是我们要写很多规则，这显然是不合乎常理的，我们可以使用通配符，来解决这些问题。

我们对上节程序进行修改代码如下：

test:a.o b.o c.o
	gcc -o $@ $^
%.o:%.c
	gcc -c -o $@ $<
clean:
	rm -f *.o test

%.o：表示所用的.o文件

%.c：表示所有的.c文件

$@：表示目标文件

$<：表示第1个依赖文件

$^：表示所有依赖文件

2.假象目标（phony）

我们想清除文件，我们在Makefile的结尾添加如下代码就可以了：

clean:
	rm *.o test

*1）执行 make ：生成第一个可执行文件。
*2）执行 make clean : 清除所有文件，即执行： rm *.o test。
make后面可以带上目标名，也可以不带，如果不带目标名的话它就想生成第一个规则里面的第一个目标。

如果：该目录下面有名为clean文件怎么办呢？

我们在该目录下创建一个名为 “clean” 的文件，然后重新执行：make然后make clean，结果(会有下面的提示：)：

make: \`clean' is up to date.

它根本没有执行我们的删除操作，这是为什么呢？

我们之前说，一个规则能过执行的条件：

*1)目标文件不存在
*2)依赖文件比目标新

现在我们的目录里面有名为“clean”的文件，目标文件是有的，并且没有依赖文件，没有办法判断依赖文件的时间。这种写法会导致：有同名的"clean"文件时，就没有办法执行make clean操作。解决办法：我们需要把目标定义为假象目标，用关键字PHONY

.PHONY: clean  

把clean定义为假象目标。他就不会判断名为“clean”的文件是否存在：

test : a.o b.o c.o
	gcc -o $@ $^
%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<
clean : 
	rm *.o test
.PHONY : clean

重新执行：make clean，就会执行删除操作。

3.变量（variable）

:= 即时变量

= 延时变量

?= 延时变量, 如果是第1次定义才起效, 如果在前面该变量已定义则忽略这句

+= 附加, 它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义

实例：

A:=$(C)
B=$(C)
C=abc
C+=123
D=tanpeng
D?=wishmeluck

all:
	@echo A=$(A)
	@echo B=$(B)
	echo C=$(C)
	echo D=$(D)

结果：

A=
B=abc 123
echo C=abc 123
C=abc 123
echo D=tanpeng
D=tanpeng

我们还可以通过命令行存入变量的值 例如：
执行：make D=123456 里面的 D = tanpeng 这句话就不起作用了。

四、Makefile函数

实例：

A = a b c
B = $(foreach n, $(A), $(n).c)

C = a b c d/ e/
D = $(filter %/, $(C))
E = $(filter-out %/, $(C))

file1 = $(wildcard *.c)
file2 = a.c b.c c.c d.c e.e f.e
file3 = $(wildcard $(file2))
file4 = $(patsubst %.c, %.d, $(file2))

all:
	@echo B = $(B)
	@echo D = $(D)
	@echo E = $(E) 
	@echo file1 = $(file1)
	@echo file3 = $(file3)
	@echo file4 = $(file4)

结果：

B = a.c b.c c.c
D = d/ e/
E = a b c
file1 = a.c c.c b.c
file3 = a.c b.c c.c
file4 = a.d b.d c.d d.d e.e f.e

makefile里面可以包含很多函数，这些函数都是make本身实现的，下面我们来几个常用的函数。引用一个函数用“$”。

1.函数foreach

函数foreach语法如下：

$(foreach var,list,text) 

前两个参数，‘var’和‘list’，将首先扩展，注意最后一个参数 ‘text’ 此时不扩展；接着，对每一个 ‘list’ 扩展产生的字，将用来为 ‘var’ 扩展后命名的变量赋值；然后 ‘text’ 引用该变量扩展；因此它每次扩展都不相同。结果是由空格隔开的 ‘text’。在 ‘list’ 中多次扩展的字组成的新的 ‘list’。‘text’ 多次扩展的字串联起来，字与字之间由空格隔开，如此就产生了函数 foreach 的返回值。

实例：

A = a b c
B = $(foreach n, &(A), $(n).o)

all:
	@echo B = $(B)

结果：

B = a.o b.o c.o

2.函数filter/filter-out

函数filter/filter-out语法如下：

$(filter pattern...,text)     # 在text中取出符合patten格式的值
$(filter-out pattern...,text) # 在text中取出不符合patten格式的值

实例：

C = a b c d/

D = $(filter %/, $(C))
E = $(filter-out %/, $(C))

all:
        @echo D = $(D)
        @echo E = $(E)

结果：

D = d/
E = a b c

3.函数Wildcard

函数Wildcard语法如下：

$(wildcard pattern) # pattern定义了文件名的格式, wildcard取出其中存在的文件。

这个函数 wildcard 会以 pattern 这个格式，去寻找存在的文件，返回存在文件的名字。

实例：

在该目录下创建三个文件：a.c b.c c.c

files = $(wildcard *.c)

all:
        @echo files = $(files)

结果：

files = a.c b.c c.c

我们也可以用wildcard函数来判断，真实存在的文件

实例：

files2 = a.c b.c c.c d.c e.c  abc
files3 = $(wildcard $(files2))

all:
        @echo files3 = $(files3)

结果：

files3 = a.c b.c c.c

4.patsubst函数

函数 patsubst 语法如下：

$(patsubst pattern,replacement,\$(var))

patsubst 函数是从 var 变量里面取出每一个值，如果这个符合 pattern 格式，把它替换成 replacement 格式，

实例：

files2  = a.c b.c c.c d.c e.c abc

dep_files = $(patsubst %.c,%.d,$(files2))

all:
        @echo dep_files = $(dep_files)

结果：

dep_files = a.d b.d c.d d.d e.d abc

五、Makefile实例

前面讲了那么多Makefile的知识，现在开始做一个实例。

之前编译的程序002_syntax，有个缺陷，将其复制出来，新建一个003_example文件夹，放在里面。
在c.c里面，包含一个头文件c.h，在c.h里面定义一个宏，把这个宏打印出来。
c.c:

#include 
#include 

void func_c()
{
	printf("This is C = %d\n", C);
}

c.h:

#define C 1

然后上传编译，执行./test,打印出：

This is B
This is C =1

测试没有问题，然后修改c.h：

#define C 2

重新编译，发现没有更新程序，运行，结果不变，说明现在的Makefile存在问题。

为什么会出现这个问题呢， 首先我们test依赖c.o，c.o依赖c.c，如果我们更新c.c，会重新更新整个程序。

但c.o也依赖c.h，我们更新了c.h，并没有在Makefile上体现出来，导致c.h的更新，Makefile无法检测到。
因此需要添加:

c.o : c.c c.h

现在每次修改c.h，Makefile都能识别到更新操作，从而更新最后输出文件。

这样又冒出了一个新的问题，我们怎么为每个.c文件添加.h文件呢？对于内核，有几万个文件，不可能为每个文件依次写出其头文件。
因此需要做出改进，让其自动生成头文件依赖，可以参考这篇文章：
http://blog.csdn.net/qq1452008/article/details/50855810

1.自动生成依赖文件

gcc -M c.c // 打印出依赖

gcc -M -MF c.d c.c  // 把依赖写入文件c.d

gcc -c -o c.o c.c -MD -MF c.d  // 编译c.o, 把依赖写入文件c.d

修改Makefile如下：

objs = a.o b.o c.o

dep_files := $(patsubst %,.%.d, $(objs))
dep_files := $(wildcard $(dep_files))

test: $(objs)
	gcc -o test $^

ifneq ($(dep_files),)
include $(dep_files)
endif

%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

clean:
	rm *.o test

distclean:
	rm $(dep_files)
	
.PHONY: clean	

首先用obj变量将.o文件放在一块。
利用前面讲到的函数，把obj里所有文件都变为.%.d格式，并用变量dep_files表示。
利用前面介绍的wildcard函数，判断dep_files是否存在。
然后是目标文件test依赖所有的.o文件。
如果dep_files变量不为空，就将其包含进来。
然后就是所有的.o文件都依赖.c文件，且通过-MD -MF生成.d依赖文件。
清理所有的.o文件和目标文件
清理依赖.d文件。

现在我门修改了任何.h文件，最终都会影响最后生成的文件，也没任何手工添加.h、.c、.o文件，完成了支持头文件依赖。

2.下面再添加CFLAGS，即编译参数。

比如加上编译参数-Werror，把所有的警告当成错误。

objs = a.o b.o c.o
dep_files := $(patsubst %, .%.d, $(objs))
dep_files := $(wildcard $(dep_files))

CFLAGS = -Werror -Iinclude

test : $(objs)
	gcc -o test $^

ifneq ($(dep_files), )
include $(dep_files)
endif

%.o : %.c 
	gcc $(CFLAGS) -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

distclean :
	rm $(dep_files)

clean : 
	rm *.o test

.Phony : clean distclean

现在重新make，发现以前的警告就变成了错误，必须要解决这些错误编译才能进行。在a.c里面声明一下函数：

void func_b();
void func_c();

重新make，错误就没有了。

除了编译参数-Werror，还可以加上-I参数，指定头文件路径，-Iinclude表示当前的inclue文件夹下。
此时就可以把c.c文件里的#include ".h"改为#include ，前者表示当前目录，后者表示编译器指定的路径和GCC路径。