【Linux】Linux自动化构建工具make/makefile

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Linux自动化构建工具make/makefile

为什么Linux会有自动化构建工具呢？一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂
的功能操作，makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率，会不会写makefile，从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建

1.Makefile文件格式

make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件，然后开始自动化构建，下面我们先来看一个例子。

⭐1.1 简单makefile例子

⭐1.2 概述

Makefile文件由一系列规则（rules）构成。每条规则的形式如下：

    <target> : <prerequisites> 
    [tab]  <commands>

上述例子中形成的可执行文件myfile就是target，而myfile.c就是prerequisites，下面一行commands就是"命令"，第二行必须以tab键起首

我们在构建之前必须清楚：构建目标的前置条件是什么，以及怎么构建

⭐1.3 目标(target)

一个目标（target）就构成一条规则。目标通常是文件名，指明Make命令所要构建的对象，比如上文的 myfile 。目标可以是一个文件名，也可以是多个文件名，之间用空格分隔

关于目标我们还得注意以下几点：

• 默认输入make执行的是第一个目标

我们将Makefile文件修改为如下：

这时我们键入make

• 声明伪目标

除了文件名，目标还可以是某个操作的名字，这称为"伪目标"（phony target），例如：

clean:
	rm -rf myflie

如果这样的话那么make每次需要检查clean是否是一个文件，我们可以用.PHONY来声明clean是个伪目标，这样make就不会检查clean是否是个文件，而是直接执行以下的命令.

我们还可以查询手册知道其它关于makefile的关键字：makefile关键字手册

⭐1.4 前置条件(prerequisites)

前置条件通常是一组文件名，之间用空格分隔。它指定了"目标"是否重新构建的判断标准：只要有一个前置文件不存在，或者有过更新（前置文件的last-modification时间戳比目标的时间戳新），"目标"就需要重新构建。

• 多级构建：当第一个目标的前置条件不存在时，make会自动调用后续目标生成前置条件

这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。

• 多步执行：当我们需要生成多个文件或者执行多不时，只需要再定义一个目标，再将其余需要构建的目标加入即可

Makefile:

a.txt:                                                                             
	echo "a.txt" > a.txt 
m.txt:
    echo "b.txt" > m.txt 
t.txt:
    echo "t.txt" > t.txt 
source: a.txt m.txt t.txt

⭐1.5 命令(commands)

命令（commands）表示如何更新目标文件，由一行或多行的Shell命令组成。它是构建"目标"的具体指令，它的运行结果通常就是生成目标文件。

• 每个命令前都必须有一个tab键，我们也可以用.RECIPEPREFIX声明其它键

.RECIPEPREFIX = >
myfile:myfile.c
>gcc myfile.c -o myfile
.PHONY:clean
clean:
>rm -rf myfile

我们用>号代替了tab键，每个命令前用>就可以了

2.Makefile文件语法

⭐2.1 注释

#在Makefile中表示注释。

# 这是注释
myfile: myfile.c
    # 这是注释
    gcc myfile.c -o myfile # 这也是注释

⭐2.2 回声

正常情况下我们每次执行make命令时，系统都会打印相应的命令再执行

我们在命令前加上@就可以关闭回声。

.PHONT:source
source:
       	@echo "这是第二次" > test.c
        @cat test.c

注意：由于我们具体要看我们到底执行了哪些命令，所以我们一般只在注释和纯echo显示命令前加上@

⭐2.3 通配符

通配符（wildcard）用来指定一组符合条件的文件名。Makefile 的通配符与 Bash 一致。

• 星号*：可以使用星号代替零个、单个或多个字符
• 问号?：可以匹配任意一个字符
• 中括号[]：匹配中括号任意一个字符，如[ljk]代表匹配一个l,j或k的字符
• [-]：匹配范围，[0-9]代表匹配任一个数字
• [!]：匹配不是中括号的一个字符，[!0-9]表示不匹配a-z中任意字符

关于通配符更详细的讲解：Linux通配符

⭐2.4 变量和赋值符

Makefile 允许使用=自定义变量。

ret = hello world
test:
	@echo $(ret) 

上面代码中，变量 ret 等于 Hello World。调用时，变量需要放在 $( ) 之中。此时会打印出hello world

有时变量的值可能会指向另外一个变量。

a1 = $(a2)

这时就出现了问题，a1 的值到底在定义时扩展（静态扩展），还是在运行时扩展（动态扩展）？如果 a2 的值是动态的，这两种扩展方式的结果可能会差异很大。

为了解决类似问题，makefile提供了四个运算符：

a1 := $(a2)
# 在执行时扩展，允许递归扩展。

a1 := $(a2)
# 在定义时扩展。

a1 ?= $(a2)
# 只有在该变量为空时才设置值。

a1 += $(a2)
# 将值追加到变量的尾端。

⭐2.5 内置变量

Make命令提供一系列内置变量，比如，(CC) 指向当前使用的编译器，(MAKE) 指向当前使用的Make工具。这主要是为了跨平台的兼容性，详细的内置变量清单见手册。

output:
    $(CC) -o output input.c

⭐2.6 自动变量

Make命令还提供一些自动变量，它们的值与当前规则有关。主要有以下几个：

• $ @
  @指代当前目标，就是Make命令当前构建的那个目标。比如，make clean的@ 就指代clean。

a.txt b.txt: 
    touch $@

等同于下面的写法

a.txt:
    touch a.txt
b.txt:
    touch b.txt

• $ <
  <指代第一个前置条件，比如规则为 a.txt: b.txt c.txt，那么$<就指代b.txt

a.txt: b.txt c.txt
    cp $< $@ 

等同于下面的写法

a.txt: b.txt c.txt
    cp b.txt a.txt 

• $ ?
  ?指代比目标时间戳更新的所有前置条件，例如t:p1 p2 p3，p1,p2时间戳新于t，则$?指代p1，p2

• $ ^
  ^指代所有前置条件，例如t:p1 p2 p3，p1,p2时间戳新于t，则$^指代p1，p2，p3

⭐2.7 函数

Makefile还可以使用函数，格式如下：

$(function arguments)

Makefile提供了许多内置函数，可供调用。下面是几个常用的内置函数。

1. shell函数
shell 函数用来执行 shell 命令。

srcfiles := $(shell echo src/{00..99}.txt)

2. wildcard函数
wildcard 函数用来在 Makefile 中，替换 Bash 的通配符。

srcfiles := $(wildcard src/*.txt)

3. subst函数
subst 函数用来文本替换，格式如下：

$(subst from,to,text)

下面的例子将字符串"feet on the street"替换成"fEEt on the strEEt"。

$(subst ee,EE,feet on the street)

4. patsubst函数
patsubst 函数用于模式匹配的替换，格式如下。

$(patsubst pattern,replacement,text)

下面的例子将文件名"x.c.c bar.c"，替换成"x.c.o bar.o"。

$(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)

5. 替换后缀名
替换后缀名函数的写法是：变量名 + 冒号 + 后缀名替换规则。它实际上patsubst函数的一种简写形式。

min: $(OUTPUT:.js=.min.js)

上面代码的意思是，将变量OUTPUT中的后缀名 .js 全部替换成 .min.js

3.Linux小程序进度条

⭐3.1 缓冲区概念

我们利用printf函数进行输出的时候，实际上编译器会将我们的输出内容写到缓冲区，等到系统刷新缓冲区的时候，屏幕上才会输出相应内容，同时清空缓冲区

所以我们进行输出的时候会带上/n等选项，因为那会帮我们自动刷新缓冲区，但是加上/r，会将光标移动到行开头，然后刷新缓冲区，我们的结果就会被新打印出来的结果给覆盖掉，所以我们应该在之前刷新缓冲区，我们有一个刷新缓冲区的函数fflush，以下为test.c用例

此时会观察到屏幕先打印了结果，并且光标移动到了行首，因此接下打印出的命令行将原结果覆盖掉了

⭐3.2 进度条代码

#include "proc.h"
#define SIZE 102
#define STYLE '='
#define ARR '>'

// "|/-\\"
void process()
{
    const char *lable = "|/-\\";
    char bar[SIZE];
    memset(bar, '\0', sizeof(bar));
    int i = 0;
    while( i <= 100 )
    {
        printf("[%c][\033[42;32;31m%-100s\033[0m][%d%%]\r", lable[i%4], bar, i);
        fflush(stdout);
        bar[i++] = STYLE;
        if(i != 100) bar[i] = ARR;
        usleep(100000);
    }
    printf("\n");
}

我们还可以自己添加颜色输出：printf颜色输出