Linux运维：makefile
一.makefile
1.makefile介绍
Makefile 是一种用于自动化构建的文件，它描述了一个软件项目的编译规则和依赖关系，并提供了一些工具来自动执行这些规则。
Makefile 的主要作用如下：
- 自动化编译：通过 Makefile，可以定义项目中的编译规则和依赖关系。这样，当源代码发生变化时，只需要执行
make命令，就可以自动地重新编译修改过的源文件，并生成最终的可执行文件或库文件。 - 统一构建流程：通过 Makefile，可以将多个编译命令、链接命令、打包命令等整合到一个统一的构建流程中。这样，所有的开发人员都可以使用相同的构建方式，从而减少了因为构建方式不同而导致的问题和错误。
- 管理依赖关系：Makefile 中的规则可以描述各个文件之间的依赖关系，从而让 Make 工具知道哪些文件需要被重编译。这样，当某个文件被修改后，只有依赖它的文件才会被重新编译，从而提高了编译的效率。
- 定义伪目标：通过 Makefile，可以定义一些伪目标，用于执行一些特殊的操作，例如清除临时文件、打包发布代码、运行测试等等。这些操作可以通过简单的命令来完成，从而提高了开发和测试的效率。
综上所述，Makefile 是一个用于自动化构建的强大工具，它可以让编译、构建、打包等操作变得更加高效和可靠。
2.个人理解
首先我们知道一个项目文件它包含许多.c文件，当程序运行时，它首先需要经过编译和链接生成可执行文件。
其中程序链接时，如果手动编译，需要敲很多命令，尤其文件大的的时候，这个时候我们可以在项目文件目录内执行make命令，makemingl可以自动的帮我们完成链接步骤。
但是make 在执行时，需要一个命名为 Makefile 的文件。这个文件告诉 make 以何种方式编译源代码和链接程序。执行make命令时，它会自动在当前目录下寻找一个叫“makefile”的文件然后去执行它，这个makefile文件就是我们要写的内容，当我们把makefile写好后，其内容就是告诉程序怎么执行。
二.makefile基础
1.makefile规则
基本语法：
target: dependencies
[tab] command
其中，“target”表示要生成的目标文件的名称，“dependencies”表示目标文件所依赖的其他文件，“command”是用于生成目标文件的命令。
注意：这里的[tab]指的是缩进用tab键，而不能用空格，makefile里面格式要求严格。
规则：
- make会在当前目录下找到一个名字叫Makefile或makefile的文件
- 如果找到，它会找文件中第一个目标文件 (target) ，并把这个文件作为最终的目标文件。如果target文件不存在，或是target文件依赖的.o文件(prerequities)的文件修改时间要比target这个文件新，就会执行后面所定义的命令command来生成target这个文件。如果target依赖的.o文件(prerequisties) 也存在，make会在当前文件中找到target为.o文件的依赖性，如果找到，再根据那个规则生成.o文件。
2.伪目标
在 Makefile 中，伪目标是一种特殊的目标，它不对应于实际的文件或命令，而是用于定义一些特殊的行为或控制流程。
通常，伪目标在 Makefile 中以一个 .PHONY 指示符声明。这样一来，当使用 make 命令时，make 将不会检查是否存在同名的文件，而仅仅按照规则执行相应的命令。
例如，以下是一个包含伪目标的 Makefile：
.PHONY: clean
clean:
rm -rf *.o
在上面的例子中，clean 是一个伪目标，当我们运行 make clean 命令时，Makefile 会执行 rm -rf *.o 命令，清除当前目录下所有的 .o 文件。由于 clean 不是一个真正的文件，因此需要使用 .PHONY 指示符显式地声明它是一个伪目标。
伪目标在 Makefile 中的应用非常广泛，例如用于清理临时文件、打包发布代码、运行测试等等操作，都可以通过建立相应的伪目标来简化命令行操作。
3.makefile变量
Makefile 变量是 Makefile 中用来保存值的标识符。它们可以包含任何文本，如文件名、目录名、命令行选项或其他任何字符串。
Makefile 变量使用 $ 符号进行引用，例如 $(VAR)，其中 VAR 是变量的名称。在 Makefile 中，变量的值可以通过以下方式定义：
- 直接赋值：
VAR = value - 延迟赋值：
VAR := value - 追加赋值：
VAR += value - 条件赋值：
VAR ?= value
其中，直接赋值和条件赋值的区别在于，如果变量已经被定义，条件赋值将不会对其进行覆盖，而直接赋值则会对其进行覆盖。
延迟赋值和追加赋值的区别在于，延迟赋值会立即展开变量，而追加赋值会在变量后面添加新的内容。例如：
FOO = bar
BAZ := $(FOO) qux
QUX += xyzzy
在这个例子中，BAZ 的值为 bar qux，QUX 的值为 xyzzy。
4.makefile常用符号
这四种赋值方式的区别如下：
- 直接赋值：
VAR = value
直接赋值将变量 VAR 的值设置为 value。如果变量 VAR 已经存在，那么它将被覆盖。
- 延迟赋值：
VAR := value
延迟赋值允许在定义变量时立即展开所有变量引用。也就是说，在变量定义之后的任何地方引用 VAR 都会得到其值 value，或者说永远是第一次定义的值，即使后面修改也不行，这个赋值方式通常用于保存命令输出等需要立即展开的值。
- 追加赋值：
VAR += value
追加赋值将 value 添加到变量 VAR 的末尾。如果变量 VAR 不存在，则等同于直接赋值。如果变量 VAR 已经存在，则将 value 添加到其末尾，并且每次使用 += 将会添加一个新的 value。
4. 条件赋值：VAR ?= value
条件赋值只有在变量未被定义时才会设置变量的值。如果 VAR 已经定义，则不会进行任何操作。这种赋值方式通常用于默认值。
三.makefile常用函数
在 Makefile 中，函数的格式为：
$(function arguments)
其中，function 是函数名，而 arguments 则是被传递给函数的参数。多个参数之间用逗号 , 分隔。
1.shell
语法：$(shell command)
作用：执行 shell 命令，并返回其输出结果。
2.subst
语法：$(subst from,to,text)
作用：将文本 text 中所有的 from 替换为 to。
3.patsubst
语法：$(patsubst pattern,replacement,text)
作用：按照模式 pattern 匹配文本 text 中的内容，并替换为 replacement。
假设我们有一个文件列表，其中包含了一些以 .txt 结尾的文件名。现在我们想把这些文件名中的 .txt 去掉，可以使用 patsubst 函数来实现：
假设我们的文件列表为：
file1.txt file2.txt file3.doc file4.txt
我们可以使用以下命令将所有的 .txt 后缀去掉：
$(patsubst %.txt,%,$(FILES))
其中，%.txt 是模式，表示匹配任意以 .txt 结尾的字符串；% 是替换文本，表示将模式匹配到的部分替换为空字符串；$(FILES) 是需要进行替换的文本。
运行上述命令后，得到的输出为：
file1 file2 file3.doc file4
可以看到，所有的 .txt 后缀都被成功地去掉了。
4.foreach
基本格式：
$(foreach var,list,text)`
作用：：将变量 var 依次设置为 list 中的每个元素，并将结果拼接成一个字符串 text
例如：
clean :
@echo "hello word"
.PHONY : clean
all :
@echo $b
@$(foreach var,$(c),echo $(var))
a = $(shell find . -name '*.c')
c := h e l l o w o r d
b = $(subst main,max,$(a))
5.dir、notdir
在Makefile中，dir函数可以用于获取一个文件路径的目录部分。其语法如下：
$(dir names...)
其中，names是要处理的文件名列表，可以是一个或多个文件名，使用空格分隔。如果names中某个文件名带有路径部分，则dir函数将返回该文件名的目录部分；否则，dir函数将返回当前目录。
下面是一个示例 Makefile 文件，演示了如何使用 dir 函数：
SRC := src/main.c src/foo/bar.c
OBJS := $(patsubst %.c,%.o,$(SRC))
all: $(OBJS)
%.o: %.c
@echo "Compiling $<"
gcc -c $< -o $@
clean:
rm -f $(OBJS)
dirs:
@echo $(dir $(SRC))
在上述 Makefile 中，我们定义了一个变量 SRC，它包含了两个源代码文件：src/main.c 和 src/foo/bar.c。然后，我们使用 patsubst 函数将 SRC 中的每个 .c 文件名称替换成相应的 .o 文件名称，并将结果存储到变量 OBJS 中。
接着，我们为每个 .o 文件生成一条编译规则，并将其作为 all 目标的依赖项。在编译规则中，我们使用 $< 自动化变量指代当前目标的第一个依赖项（即对应的 .c 文件），并使用 dir 函数获取该 .c 文件所在的目录。
最后，我们定义了一个名为 dirs 的伪目标，用于输出 SRC 中每个文件的目录部分。在规则中，我们使用 $(dir $(SRC)) 获取 SRC 中所有文件的目录部分，并将其打印到终端上。
这里没有介绍notdir命令，顾名思义就是于获取一个文件路径的文件名部分，即最后一个/后面的内容。
6.filter
在Makefile中，filter函数可以用于从一个列表中筛选出满足某些条件的元素。其语法如下：
$(filter pattern...,text)
其中，pattern是要匹配的模式，可以使用通配符%，即表示任意长度的字符串；text是要处理的列表，可以是一个或多个元素，使用空格分隔。
filter函数将返回text列表中所有匹配成功的元素。如果pattern以%号开头，则表示以该模式结尾的字符串均可匹配成功。
7.basename
在 Makefile 中，basename 函数用于获取路径中的文件名部分。
语法如下：
$(basename names...)
其中 names 参数是一个或多个路径名称。该函数会返回 names 参数中每个路径名称的文件名（此时没有后缀名）部分。
8.演示
四.几个符号
1.$<
在Makefile中，$<是一个自动化变量，用于表示当前规则的第一个依赖文件名。举个例子：
main.o: main.c foo.h bar.h
gcc -c $< -o $@
在这个规则中，我们指定了目标文件main.o依赖于源文件main.c和头文件foo.h、bar.h。当执行该规则时，Make会自动将$<替换成当前规则的第一个依赖文件（即main.c），并将其作为编译器的源文件参数。
需要注意的是，<只能在规则的命令行中使用，而不能在规则的其他地方，比如依赖关系或者目标文件名中使用。如果需要使用其他依赖文件，可以使用<只能在规则的命令行中使用，而不能在规则的其他地方，比如依赖关系或者目标文件名中使用。如果需要使用其他依赖文件，可以使用^（表示所有依赖文件）或者$+（表示所有依赖文件，但不去除重复项）自动化变量来代替。
2.$^
$^表示所有依赖项，以空格分隔。例如，在下面的规则中：
my_program: main.o utils.o
$(CC) $(LDFLAGS) $^ -o $@
$^表示main.o utils.o。
注意，如果有多个依赖项，使用$^将会把它们一起传递给编译器或链接器。而如果只需要传递其中的某些依赖项，则可以使用$<或手动指定依赖项的名称。
3.$@
$@ 是 Makefile 的一个自动变量，表示规则中的目标文件名。在一个规则中，可以使用 $@ 来引用该规则的目标文件。
例如，考虑以下 Makefile 规则：
my_program: main.o utils.o
$(CC) $^ -o $@
这个规则将 main.o 和 utils.o 编译成一个名为 my_program 的可执行文件。$^ 展开为所有依赖文件，而 $@ 表示规则的目标文件即 my_program。在这里，$@ 被用于指定生成文件的名称，即告诉编译器要把编译后的文件输出到 my_program 文件中。
五.个人实践
理解了这么多，我们直接来一点实际操作，这里以静态链接库为例：
all : main
main : main.o libmymath.a
gcc -L /usr/lib $^ -o $@
main.o : main.c
gcc -c main.c -o main.o
libmymath.a : mymath.o
ar rcs $@ $^
mymath.o : mymath.c
gcc -c $^ -o $@
clean :
rm -rf main
.PHONY: clean
这是本人基于上篇博客Linux下链接库编写的makefile，初次接触，个人理解就行。
现在我们对main.c文件就行修改，修改后只需要执行make命令就行了，不需要又重新按照静态链接的步骤一步步去弄，makefile本身简化操作。
我们把main.c的a=8改成了a=15，接下来看演示。
六.说明
makefile是一个比较基础的知识点，当然它也可以深化，我们这里仅仅学习使用，网上也有相关教程，几乎都是几个小时就讲完了，相当于补充知识点。同时这也是Linux运维中make命令的原理介绍。
新星计划：Linux运维@刘晨阳导师创作打卡6!