Makefile入门

make是一个自动化构建工具，广泛应用于Unix及其类Unix系统中。make最先应用于编译C语言项目，不仅如此，只要某个文件发生变化就需要重新构建的项目都可以使用make工具进行构建。

Makefile是可以被make解析的特定格式的文本文件。其语法简单，当我们构建一个程序时，其工作原理大致为：make首先解析Makefile，查找构建应用的一系列依赖，并检查每个依赖文件是否过期（是否发生变化），如果发生过期，即重新构建变化的依赖文件。

语法规则

语法规则很简单，Makefile文件是由一系列规则(rule)组成，每个规则语法如下：

 :  
[tab]

对每个规则，target是必须的，prerequisites和commands是可选的，commands前面必须是一个tab。Makefile文件中至少有一个规则。

shell> cat Makefile
tutorial:
  echo "this is Makefile tutorial"

我们可以通过make来执行上面规则:

shell> make tutorial
echo "this is Makefile tutorial"
this is Makefile tutorial

默认情况下，如果我们没有指定目标(target)，make命令会执行第一条规则。上面例子中，target为tutorial，前置条件（prerequisites）为空，命令（commands）为echo "this is Makefile tutorial"。我们发现上面例子中除了输出结果，还把命令也输出，这叫回显，可以在命令前加上@关闭回显，如：@echo "this is Makefile tutorial"

目标

一个目标即构成一条规则，目标通常是文件名，指明make命令要构建的对象。目标可以是一个文件名，也可以是多个文件名，中间用空格分隔。如：

a.o b.o: a.h a.cpp a.h b.cpp
  g++ -c a.cpp b.cpp

除了文件名，目标还可以是某个操作的名字，如上面例子中的tutorial。

前置条件

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。下面规则是创建一个source.txt文件：

shell> cat Makefile
source.txt:
  echo "this is source file" >> source.txt

result.txt: source.txt
  cp source.txt result.txt

第一次执行make result.txt，会创建source.txt，并将source.txt中的内容拷贝到result.txt中，当我们再次执行make result.txt时，终端会输出：

make: `result.txt' is up to date.

这是由于source.txt已经创建，且没有变化，所以不会执行任何操作。如果我们修改一下source.txt，如：

touch source.txt

再执行make source.txt 试试看。

命令

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。

需要注意的是：

每个命令前需要有一个tab；
每行命令在一个单独的shell中执行。这些shell之间没有继承关系。

如：

var-lost:
    export foo=bar
    echo "foo=[$$foo]"

上面代码执行后make var-lost，取不到foo的值。因为两行命令在两个不同的进程执行。一个解决办法是将两行命令写在一行，中间用分号分隔。

var-kept:
    export foo=bar; echo "foo=[$$foo]"

或在换行符前加反斜杠转义。

var-kept:
    export foo=bar; \
    echo "foo=[$$foo]"

变量与注释

变量和注释不是必须的，但当Makefile文件比较大时，变量和注释将会非常有用，毕竟代码首先是给人读的。

自定义变量

Makefile中的变量没有类型，全是字符型，定义一个变量也比较简单，如下：

CFLAGS = -g -Wall
CC = g++
RM = /bin/rm -f

当定义好变量后，如果使用变量中存储的值呢？获取变量的值跟shell类似：

${varname}

注释

注释只需要在前面加上#即可，如：

#this is a comment

内置变量

除了自定义的变量外，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。

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，即make构建时指定的目标，如make main中$@为main。

main: main.o
    ${CC} ${CFLAGS} -o $@ $^

指代第一个前置条件，如规则rule: p1 p2中的$<为p1。

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

指代所有前置条件，中间是空格隔开。如规则rule: p1 p2中的$^为p1 p2。

main.o: main.cpp
    ${CC} ${CFLAGS} -c $^

指代比目标更新的所有前置条件，之间以空格分隔。比如，规则为 rule: p1 p2，其中 p2 的时间戳比 rule新，$?就指代p2。

指代匹配符 % 匹配的部分，比如% 匹配 f1.txt 中的f1 ，$* 就表示 f1。

更多自动变更参考Automatic-Variables.

实例

我们以构建一个c++的hello world程序为例：

shell> cat main.cpp
#include 

using namespace std;

int main() {
    std::cout << "hello world" << std::endl;
}

Makefile内容如下：

shell> cat Makefile
CFLAGS = -g -Wall
CC = g++
RM = /bin/rm -f

all: main

main: main.o
    ${CC} ${CFLAGS} -o $@ $^

main.o: main.cpp
    ${CC} ${CFLAGS} -c $^

clean:
    ${RM} *.o main

接下来我们就可以利用make进行构建了：

shell> make

没有指定规则时，默认执行第一条规则，在这个例子中为all。
当需要清除产生的中间文件和可执行文件执行：

shell> make clean

进一步学习

在实际项目中，项目文件成千上万个，而且分布在不同目录下，如果编写规则进行构建呢？
当我们有很多依赖时，是不是需要我们逐个手写这些规则呢？
make只能编译c/c++吗？

有了以上一些基础知识，就可以继续学习更多高级用法了。你会发现make会让你的构建过程更高效、自动化。

参考

https://www.wooster.edu/_media/files/academics/areas/computer-science/resources/makefile-tut.pdf

2.http://www.gnu.org/software/make/manual/make.html#Makefile-Contents

3.https://thoughtbot.com/blog/the-magic-behind-configure-make-make-install#what-does-all-of-this-do

4.https://gist.github.com/isaacs/62a2d1825d04437c6f08