makefile 实例讲解
1、makefile 是什么？
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就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。
makefile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。make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具
2、makefile 引入
举个例子：
#include
void printHello(void){
printf("Hello World!\n");
}
#include
void printHello(void);
int main(){
printHello();
return 0;
}
[root@5418eb82ba36 code]# g++ -o out hello.c main.c
注意：
编译了hello.c和main.c文件，使用一个命令，但需要经过四个过程
①预处理：预处理就是将要包含(include)的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，最后将这些东西输出到一个“.i”文件中等待进一步处理。
② 编译：编译就是把 C/C++代码(比如上述的“.i”文件)“翻译”成汇编代码
③汇编：汇编就是将第二步输出的汇编代码翻译成符合一定格式的机器代码，在 Linux 系统上一般表现为 ELF 目标文件(OBJ 文件)
④链接：连接就是将上步生成的 OBJ 文件和系统库的 OBJ 文件、库文件连接起来，最终生成了可以在特定平台运行的可执行文件。
注意：一般把前面三个步骤统称为编译。
生成步骤文件大致如下：
注意：g++ 编译器对于.c文件自动进行预处理
对于命令g++ -o out hello .c main.c ，修改了hello.c文件的内容，那么需要重新汇编生成xxx.o文件，虽然没有修改main.c文件，此时g++还是会默认再生成一次yyy.o文件，然后把xxx.o和yyy.o文件进行链接，这并不是我们想要的（我们想要的是如果y.o没有修改就不需要去重新生成一次了，直接使用旧的y.o文件），在文件很少的情况下几乎看不出有什么缺点，但是当文件很多的时候编译的时候就会花上很长的时间。这也是gcc的一个缺点。那如何改善呢？
解决方案：
1）.对于每个c文件都分开编译（通常说的编译由三部分组成：预处理、编译、汇编，使用gcc命令：gcc -c -o x.o A.c和gcc -c -o y.o B.c），最后链接起来（使用命令：gcc -o out x.o y.o）
2）.每次编译之前判断.c文件的内容是否比.o文件新，如果.c比.o新，或者.o文件不存在，那么就要重新进行编译和汇编的过程，生成相应的.o文件。
那么上述的例子可以用下面的三条语句进行编译：
g++ -c -o xxx.o hello.c
g++ -c -o yyy.o main.c
g++ -o out xxx.o yyy.o
解释：如果在第一次编译的时候，还没有生产xxx.o和yyy.o文件，所以会生成这两个文件，然后把这两个文件链接在一起生成out可执行程序，此时如果只修改了hello.c的话，那我们只需要去重新生成xxx.o文件即可，然后再和旧的yyy.o重新连接在一起生成新的out就可以，第二条语句没有必要执行。
那如何判断文件是否被修改呢？
通过判断文件的修改时间
1.当hello.c的修改时间比xxx.o的时间新的话或者xxx.o不存在，那么就需要执行gcc -c -o xxx.o hello.c 语句，生成 xxx.o文件，hello.c同理
2.当 xxx.o 或 yyy.o 比out文件新的话或out不存在，那么就需要执行g++ -o out xxx.o yyy.o 把xxx.o和yyy.o链接重新生成out文件
- 那我们需要在程序中去判断时间吗？
不需要的，因为这个步骤Makefile已经帮我们做好了，我们只需要遵循Makefile的语法即可
3.Makefile的基本规则
target：prerequisites
command
...
...
=====================
目标 ： 依赖文件
[tab键] 命令
...
...
target:是目标文件，可以是object file，也可以是执行文件，还可以是一个标签label。
prerequisites：就是要生成那个target所需要的文件或者目标。
command：也就是make需要执行的命令-。
这是一个文件以来关系，也就是说target是由一个或多个目标文件依赖于prerequisites中的文件，其生成规则定义在command中，而且只要prerequisites中有一个以上的文件比target文件更新的话，command所定义的命令就会被执行，这是makefile的最基本规则，也是makefile中最核心的内容。
当 “依赖文件（prerequisites）” 比 “目标文件（target）” 新 =========>执行命令（command)
步骤一：
out: xxx.o yyy.o
g++ -o out xxx.o yyy.o
xxx.o:hello.c
g++ -c -o xxx.o hello.c
yyy.o:main.c
g++ -c -o yyy.o main.c
修改一下hello.c文件
如果再次执行make
提示 out 这个目标文件已经是最新的了，检测到没有修改，所以不需要重新生成，这样就可大大提高我们工作的效率，智能检测我们的文件是否被修改，哪个文件需要重新生成。
5.Makefile简单语法
5.1.通配符
重新看一看上边所写的Makefile文件：
当文件很少的时候，可以这样写，但是当你需要编译的文件很大呢，一万个？你需要写一万个这样的语句吗吗？这个时候可以使用通配符。
- 通配符符号：%
①： $@ 表示目标文件
②： $< 表示第1个依赖文件
③： $^ 表示所有依赖文件
将上述的例子修改成使用通配符的方式：
执行make
5.2.假想目标
在上面例子的基础加上一个clean的目标文件，当调用make clean 的时候，清除所有.o文件和out文件
编译后的结果：
提示：通过上面的规律可以，make命令是可以带上目标名的，如果make后面不跟目标名字的话，默认生成第一个目标，当带上目标名的话，生成指定的目标
使用make clean可以正常执行，但如果在这个目标下有同名为clean的文件会咋样？
例子：
此时使用 make clean 命令，已经不会生成clean目标了
Why?
这就要看一下Makefile的核心规则：
1、当目标文件不存在
2、某个依赖文件比目标文件新
现在目标文件中有名为clean的文件，那么目标文件存在就取决于依赖，但Makefile中clean目标没有依赖，所以没有办法通过判断依赖的的时间去更新clean目标，所以clean目标文件一直都是目录中那么clean文件。所以当目录中有和clean同名文件时就没有办法执行clean操作了。
解决方法：把这个目标定义为假想目标
使用关键字定义假想目标： .phony
修改如下：
编译如下：
5.3.变量
变量的分类：
1.既时变量(简单变量)：
例子：
赋值方式： A := xxx #A的值在定义就可以确定，即刻赋值
2.延时变量
例子：
赋值方式：A =xxx #A的值在使用到的时候才会确定
赋值方式：
：= 即时变量
= 延时变量
?= 延时变量，第一次定义才有效，如果这个变量在前面已经定义过，那么不执行这句赋值
+= 可以是即时变量也可以是延时变量，取决于这个变量的定义
建立一个Makefile文件，建立两个变量然后打印：
A:=aaa
B=123
all:
@echo $(A)
@echo $(B)
打印出A和B变量的值，其中@符号是不打印具体命令
编译：
可以做如下修改，运行结果也是一样的，因为当你执行make的时候，是把整个Makefile文件读取进去分析的。
输出结果:
修改
编译：
其实B的值就是等于C最终赋值的那个数值，再次修改一下：
A:=$(C)
B=$(C)
C =123
all:
@echo A=$(A)
@echo B=$(B)
C =abc
C =abcdefg123456
编译运行：
可以使用 +=进行附加的赋值，修改如下：
编译运行：
修改Makefile, 关于（？=）的使用：
编译输出
6.Makefile 函数
6.1.foreach 函数
函数“foreach ”不同于其它函数。它是一个循环函数。类似于 Linux 的 shell 中的for 语句
语法：$(foreach VAR,LIST,TEXT)
函数功能： 这个函数的工作过程是这样的：如果需要（存在变量或者函数的引用），首先展开变量“ VAR”和“ LIST”的引用；而表达式“ TEXT”中的变量引用不展开。执行时把“ LIST”中使用空格分割的单词依次取出赋值给变量“VAR”，然后执行“ TEXT”表达式。重复直到“ LIST”的最后一个单词（为空时结束）。“TEXT ”中的变量或者函数引用在执行时才被展开，因此如果在“TEXT”中存在对“ VAR”的引用，那么“ VAR”的值在每一次展开式将会到的不同的值。
返回值： 空格分割的多次表达式“ TEXT ”的计算的结果。
A= a b c
B =$(foreach f,$(A),$(f).o)
all:
@echo B=$(B)
编译运行：
6.2.过滤函数 -filter
“filter”函数可以用来去除一个变量中的某些字符串， 我们下边的例子中就是用到了此函数。
1）.找出符合PATTERN 格式的值
语法：$(filter PATTERN ⋯,TEXT)
函数功能：过滤掉字串“ TEXT”中所有不符合模式“ PATTERN ”的单词，保留所有符合此模式的单词。可以使用多个模式。模式中一般需要包含模式字符“%”。存在多个模式时，模式表达式之间使用空格分割。
返回值：空格分割的“ TEXT”字串中所有符合模式“ PATTERN ”的字串。
2）.找出不符合PATTERN 格式的值
语法：$(filter-out PATTERN ⋯,TEXT)
函数功能：过滤掉字串“ TEXT”中所有符合模式“ PATTERN ”的单词，保留所有不符合此模式的单词。可以使用多个模式。模式中一般需要包含模式字符“%”。存在多个模式时，模式表达式之间使用空格分割。
返回值：空格分割的“ TEXT”字串中所有不符合模式“ PATTERN ”的字串。
例子：
6.3.获取匹配模式文件名函数— wildcard
“PATTERN”使用 shell可识别的通配符，包括“ ?”（单字符）、“*”（多字符）等
语法：$(wildcard PATTERN)
函数功能：列出当前目录下所有符合模式“ PATTERN”格式的文件名。
返回值：空格分割的、存在当前目录下的所有符合模式“ PATTERN”的文件名。
例子：
创建一个makefile添加几个c文件和h文件
编译输出结果：
该函数的功能是：以我们想要的文件格式寻找当前目录下存在的文件
例子2：
查找真实存在的文件，代码如下：
编译输出：
总结代码：
A= a b c
B =$(foreach f,$(A),$(f).o)
C = 1 2- 3 4 5* 6
D = $(filter %*, $(C))
E = $(filter-out %-,$(C))
cfiles = $(wildcard *.c)
hfiles = $(wildcard *.h)
file = hello.c main.c led.h Beep.h BEEP.h
file01 =$(wildcard $(file))
all:
@echo B=$(B)
@echo D=$(D)
@echo E=$(E)
@echo cfiles=$(cfiles)
@echo hfiles=$(hfiles)
@echo file =$(file01)
6.4.模式替换函数— patsubst
参数 “TEXT ”单词之间的多个空格在处理时被合并为一个空格，并忽略前导和结尾空格。
语法：$(patsubst PATTERN,REPLACEMENT,TEXT)
函数功能：搜索“ TEXT”中以空格分开的单词，将否符合模式“ TATTERN ”替换为“REPLACEMENT ”。参数“PATTERN”中可以使用模式通配符 “%”来代表一个单词中的若干字符。 如果参数“REPLACEMENT ”中也包含一个“%”，那么“ REPLACEMENT ”中的“ %”将是“ TATTERN”中的那个“ %”所代表的字符串。在“ TATTERN ”和“REPLACEMENT ”中，只有第一个“ %”被作为模式字符来处理，之后出现的不再作模式字符（作为一个字符）。在参数中如果需要将第一个出现的“ %”作为字符本身而不作为模式字符时，可使用反斜杠“ ”进行转义处理（转义处理的机制和使用静态模式的转义一致，
返回值：替换后的新字符串。
例子：
代码：
file = hello.c main.c led.h Beep.h BEEP.h LED.h
f_file =$(patsubst %.c, %.f,$(file))
m_file =$(patsubst %.h,%.m,$(file))
all:
@echo f_file =$(f_file)
@echo m_file =$(m_file)
编译输出：
7、Makefile综合例子
gcc 的参数
-M参数：
C/C++ 编译器都支持一个 “-M” 的选项，即自动找寻源文件中包含的头文件，并生成一个依赖关系。
-MF File
使用-MF 把这些依赖写入File文件汇总， 将覆写输出的依赖文件的名称
-MD
使用-MD参数，把一个文件的所有依赖写入指定文件，同时编译这个文件
采用5.2中的例子
1、添加一个hello.h文件
如下：
#define val 10
2、在hello.c中调用
#include
#include "hello.h"
void printHello(void){
printf("Hello World!\n");
printf("The val is %d\n",val);
}
运行结果：
看起来好像没有什么问题， 试着修改一下hello.h文件中val的值为20，试一下：
#define val 20
编译一下：
此时虽然改变了hello.h中的内容，但是系统检测不到，所以out的文件没有办法重新生成。当然此时可以make clean一下，然后再make就能重新生成新的out文件了，但是这不是最终的解决办法。
那么此时我们就需要去修改makefile文件了：其实没有办法生成新的out文件，是因为检测不到hello.o文件已经更新，而hello.o文件现在依赖于两个文件了，就是hello.c和hello.h可以看看在Makefile中，hell.o的依赖只有hello.c这个文件，所以可以在Makefile中加入这样一句：
编译输出：
那么现在问题来了，我们此时hello.c的头文件依赖只有一个，而且还是我们清楚知道的。但是文件有成千上万个，而且依赖也有很多个，那此时怎么办，一个个查找是不可能的，而且漏掉一个可能导致编译出我们不想要的结果，怎么办？还有gcc 编译器有一个 -M 选项，可以去查找一个文件的所有依赖：
例如：查看hello.c文件的所有依赖
可以看出：hello.o依赖于 B.c 和一堆库函数文件，最后还有一个B.h既然我们可以通过一个命令检测到一个c文件所需要的依赖，那么我们就可以利用这个功能去简化Makefile，让Makefie变得灵活起来。
-MF File
功能：把依赖写入一个文件
当使用了 ‘-M’ 或者 ‘-MM’ 选项时，则把依赖关系写入名为 ‘File’ 的文件中。若同时也使用了 ‘-MD’ 或 ‘-MMD’，’-MF’ 将覆写输出的依赖文件的名称
例子：
把hello.c的所有依赖写入hello.d中
使用命令：gcc -M -MF hello.d hello.c
可以看到和使用命令： gcc -M hello.c的结果是一样的
-MD
例子：
把一个.c的所有依赖写入文件，同时编译这个文件
使用命令：gcc -c -o hello.o hello.c -MD -MF hello.d
这样一来，这条命令就能把hello.c的依赖写入文件hello.d中，又能编译hello.c文件生成hello.o文件
可优化上面的代码
out: hello.o main.o
g++ -o out $^ #//所有依赖文件
hello.o:hello.c hello.h
%.o:%.c
g++ -c -o $@ $< -MD -MF [email protected]
clean:
rm *.o out
.PHONY:clean
代码
编译运行
既然我们可以把依赖文件写入一个文件，那我们可以把这些依赖文件给包含进来，这样就省去了下面这一句：
改成为：
此时我们就需要判断是否有.d 的文件，如果有才包含进入，如果没有则不包含：
1).首先使用一个变量，将需要连接的文件放在一起：
val = hello.o main.o
2).那么他们相应的依赖文件就全部需要给他们就上后缀 .d，用到一个前面的函数：模式替换函数— patsubst，把val中所有的文件加上前缀(.)和后缀 (.d)
dep_files ：= $(patsubst %,.%.d,$(val))
3).使用 wildcard函数判断dep_files中文件是否真是存在
dep_files :=$(wildcard,$(dep_files ))
4).使用ifneq判断是否有依赖文件,如果变量dep_files 不等于空，说明有依赖文件，就使用include把依赖文件包含进入
ifneq($(dep_files ),)
#include $(dep_files)
endif
修改hello.h中val的值，然后再次make一下：
在上面的基础上，做个实验，增加一个print.c文件，然后增加beep.h和seed.h,接着让print.c调用beep.h和seed.h，最后主函数再调用print.c里边的函数：
CFLAG --编译参数
1）.-Werror 选项，代表是把所有的警告都当作错误来处理。
2）.-I 指定头文件搜索路径。我们一般都是创建一个include 文件夹，然后把头文件全部放进一个文件夹，然后再Makefile中指定默认头文件搜索路径。
提示：
#include < > 和 #include " " 的区别：
#include " " 表示在当前路径搜索头文件
#include < > 引用的是编译器的类库路径里面的头文件，一般是指定的路径
现在新建一个include文件夹，然后把所有的头文件放进去编译试一下：
编译一下：
编译是找不到头文件，现在使用参数 I 指定gcc的头文件默认搜索路径：
运行结果：
