快速上手makefile自动化构建工具

makefile自动化构建工具


文章目录

makefile自动化构建工具

    makefile背景

    简单认识makefile

    依赖关系与依赖方法

      生成项目

      清理项目

    ACM时间

    语法补充

      .PHONY修饰

      特殊符号替换

    Makefile的推导过程

    总结


前言:

  在windows下,很多东西都是编译器直接帮你做好的,而在Linux下并不是这样,如果也想要实现自动化,就要会写makefile,那么话不多说,开启我们今天的话题!

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✈️ makefile背景

  •  会不会写makefile,从侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。
  •  一个工程中的源文件非常多,其按照类型、模块等放在不同的目录下,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,以及重新编译等,甚至更复杂的操作。
  •  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,极大提高软件开发的效率。
  • make是一个命令工具,是一个解释makefile的命令工具,一般来说,大多数的IDE都有这个命令,比如:Delphi的make,Linux下GNU的make。可见,makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。
  • make是一个命令,makefile是一个文件,两者搭配使用,完成项目的自动化构建。

✈️ 简单认识makefile

  我们不妨先编写一个makefile文件,简单来认识一下,首先准备一个C的源文件,再在当前目录下创建 makefile/Makefile(两者皆可) 文件:

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  打开makefile文件,写下如下内容:

mybin:file.c
	gcc -o mybin file.c

在这里插入图片描述

  使用 make 命令进行自动化编译,再运行形成的可执行程序:

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  以上就是一个简单的自动化编译的过程,其实就是把指令放到文件里去执行。但是,我接下来要解释一下makefile文件里的内容。


✈️ 依赖关系与依赖方法

生成项目

  makefile里面,最重要的一个概念就是,依赖关系和依赖方法

在这里插入图片描述

  • mybin这里是目标文件
  • file.c这里是依赖关系列表,可以有多个文件

为了方便大家理解,我这里举两个例子:

  例1月初的时候,阿熊拿了生活费,风光无限,但是现在到月底了,阿熊没钱了,这个时候阿熊要给他父亲打电话,当父亲电话接通的那刻,阿熊说了一句:“爸,我是阿熊。” 然后立马挂断,只留下一脸懵的父亲…

  阿熊月底没钱了,给父亲打电话,说明了自己身份,这个就是依赖关系,但是光有依赖关系并不能解决问题,所以还需要具体的依赖方法。

  例2这时,阿熊再次拿起电话打给父亲:“爸,我刚才点错了,这个月我生活费没了,打点钱过来。” 虽然阿熊父亲很生气,钱花这么快,但是还是把钱打了过去。

  阿熊打电话,并且拿到了钱,拿到钱的这个过程就是所谓的 依赖方法,依赖方法也就是具体的执行过程,在第二行中,一个 Tab键 后所写的gcc的指令就是依赖方法。


清理项目

  在vs中,我们既有生成资源,也有清理资源,那么在Linux下能否清理资源呢?答案是可以的。

  同样在makefile文件下,接着写下如下内容:

clean:
	rm -f mybin

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  clean所 依赖的文件为空,也就是clean 不依赖任何文件,而clean的依赖方法就是删除形成的可执行程序。

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  现在我们既可以进行自动化编译,也可以进行自动化清理,例如:

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  为什么我们自动化编译只需要make,而资源清理却需要make clean?我们不妨在makefile文件中将两者位置互换:

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  这时我们再进行make,我们会发现:

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结论
  make指令默认是makefile文件中的第一个依赖关系! 其实这时因为,makefile在形成目标文件的时候,默认是从上到下扫描makefile文件的,默认形成的是第一个目标文件。


✈️ ACM时间

  我们来看这样一个现象:

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  通过上面的现象,我们发现,我们只能make一次,生成对应的可执行程序之后make会检测生成的可执行程序是否存在,存在就不再生成。
  而当我们对源文件进行修改时,重新再次make又能够生成新的可执行程序,那么make是到底如何识别我更新了程序呢?

  其实这是因为每个文件都存在着三种时间,而make命令则是根据某个时间来判断你的文件是否更改过,是否更新过,再继续做出判断到底执不执行make。


为了解决上述问题,我们有必要了解一下Linux下时间的概念。

  使用指令 stat 进行查看源文件的时间:

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stat 命令可以用来显示文件的详细信息,包括文件的状态、权限、所有者以及时间信息,其中这三个时间概念:

  • Access(访问时间):代表文件最后被访问的时间。当文件被访问时,这个时间会被更新。
  • Change(变更时间):当文件的属性被改变时,那么Change这个时间就会被更新。
  • Modify(修改时间):代表文件内容的最后修改时间。当文件的内容被修改时,这个时间就会被更新。

在刚开始学Linux的时候我们都知道:

文件 = 内容 + 属性

  当我们修改一个源文件时,不仅源文件的Modify时间更新,并且Change时间也会被更新:

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  因为当我们对源代码进行修改时,我们可能新增了、删除、修改了代码,这些操作很有 可能让我们文件的大小发生变化,所以 Change的时间也会跟着改变

  而Acess时间是指文件访问时间,比如使用cat命令对文件内容访问,但是当我们连续多次访问时:

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  当我们第一次访问时,AccessTime会改变,但是当我们连续多次访问test.c文件后,AccessTime反而不变了?

这是因为,原本Linux的AccessTime每次访问都会改变,但是,用的多了大家发现,AccessTime的使用次数远远比ModifyTime和ChangeTime大得多。而每次更改文件属性也会消耗资源,所以现在Linux规定ATime的刷新是有一段时差的。


  经过以上分析,我们make判断文件更新的时间似乎是Modify时间,没错,就是Mtime,也就是说,如果我们能改变ModifyTime那么再重新make的时候就可以成功执行了。

  说到更改Modify时间,我们可以想到 touch命令如果touch的文件不存在,则创建新的文件,如果存在,则更新Mtime

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  可以看到使用touch命令更改Mtime就可以重新make了


✈️ 语法补充

.PHONY修饰

  我们在windows的os下,vs中,编译文件之后不需要你手动清理资源,而是vs自动清理资源,那么在Linux下有没有对应的方式来进行自动化清理呢?

  其实也是有的,这里就需要补充一点新的语法

.PHONY:目标文件#修饰目标文件,使之成为伪目标,总是被执行

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  可以看到,加上 .PHONY 修饰之后,我们make就可以多次使用了,其实修饰伪目标就是 忽略文件的Mtime是否更新,所以就可以一直使用make。

  而我们一般遵循着伪目标修饰清理工作,编译工作还是交给编译器的选择,以时间的更新来判断执不执行make,但是 清理工作是一定要执行 的,所以我们 通常把.PHONY修饰需要清理的目标文件

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特殊符号替换

  其实在makefile文件里,我们不需要出现目标文件和源文件,因为make/makefile会帮助我们识别目标文件和源文件,可以使用特殊符号代替:

  • $@表示目标文件
  • $^表示依赖文件列表

  所以我们makefile的文件就可以这样写:

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  测试是否可行:

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  其实在makefile文件中我们甚至可以不用写gcc 和 -o选项,我们可以定义makefile变量:

g=gcc#变量g就表示gcc
flag=-o#变量flag就表示-o
  • 替换格式: $(变量)

  这样我们就能对 gcc 和选项 -o 进行替换了:

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  我们进行测试:

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  同样我们在写依赖关系的时候也可以用变量进行替换:

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✈️ Makefile的推导过程

  其实makefile的目标文件所依赖的文件是.o文件,可是我们没有.o文件。而**.o文件依赖于.s文件**,我们也没有.s文件。.s文件依赖于.i文件,我们也没有.i文件。.i文件依赖于.c文件,我们有.c文件!
  所以我们的依赖关系就是:

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  而到了.c文件,我们就可以写出依赖方法了:

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  有了这个依赖方法,我们就能得到.i文件了,所以我们.i的依赖方法也能写出来,同理,.s,.o的依赖方法也能依次写出:

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  其实这就是makefile文件的 语法推导 过程,首先 根据依赖关系向下推导,再根据依赖方法从下往上推导 ,很类似于入栈出栈的过程。

  测试是否是自底向上执行依赖方法:

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✈️ 总结:

  •  makefile有一个重要概念——依赖关系和依赖方法,依赖关系又有目标文件和依赖关系列表。
  •  简单写一个makefile的文件包含资源清理,并且成功执行。
  •  ACM时间,make/makefile是根据Mtime来做判断的。
  •  一些补充语法,以及makefile的语法推导过程。

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