使用AutoMake轻松生成Makefile

 在 Unix 上写过程序的人一般都遇到过 Makefile，尤其是用 C 来开发程序的人。用 make 来开发和编译程序的确很方便，可是要写出一个MakeFile就不那么简单了。偏偏介紹 Makefile 的文件不多，GNU Make 那份印出来要几百页的文件，光看完 Overview 自己就快要先Over了，难怪许多人闻 Unix色变。本文将介绍如何利用 GNU Autoconf 及 Automake 这两套软件来帮助『自动』产生 Makefile 文件，并且让开发出来的的软件可以象 Apache, MySQL 和常見的 GNU 软件一样，只要会 ``./configure'', ``make'', ``make install'' 就可以把程序安裝到系统中。如果您有心开发 Open Source 的软件，或只是想在 Unix 系統下写写程序。希望这份介绍文件能帮助您轻松的进入 Unix Programming 的殿堂。

1. 简介

Makefile 基本上就是『目标』(target), 『关联』(dependencies) 和『动作』三者所组成的一系列规则。而 make 就会根据 Makefile 的规则来決定如何编译 (compile) 和连接 (link) 程式。实际上，make 可做的不只是编译和连接程序，例如 FreeBSD 的 port collection 中，Makefile还可以做到自动下载远程程序，解压缩 (extract) ， 打补丁 (patch)，设定，然后编译，安装到系统中。

Makefile 基本结构虽然很简单，但是妥善运用这些规则就可以变换出许多不同的花样。却也因为这样，许多刚刚开始学习写Makefile 时会觉得没有规范可以遵循，每个人写出来的Makefile都不大一样，不知道从哪里下手，而且常常会受到自己的开发环境的限制，只要环境参数不同或者路 径更改，可能 Makefile 就得跟着修改修改。虽然有 GNU Makefile Conventions (GNU Makefile惯例例)订出一些使用 GNU 程式设计时撰写 Makefile 的一些标准和规范，但是内容很长而且很复杂，并且经常作一些调整，为了减轻程序开发人员维护Makefile 的负担，因此出现了Automake。

程 序设计者只需要写一些预先定义好的宏 (macro)，提交给Automake处理后会产生一个可以供 Autoconf 使用的 Makefile.in文件。再配合利用 Autoconf产生的自动培植设置文件 configure 即可产生一份符合符合 GNU Makefile 惯例的 Makeifle 了。

2. 上路之前

在开始使用 Automake 之前，首先确认你的系统安装有如下软件：

1.

GNU Automake

2.

GNU Autoconf

3.

GNU m4

4.

perl

5.

GNU Libtool (如果你需要产生 shared library)

建 议最好也使用 GNU C/C++ 编译器 、GNU Make 以及其它 GNU 的工具程序来作为开发的环境，这些工具都是属于 Open Source Software 不但免费而且功能强大。如果你是使用 Red Hat Linux 可以找到所有上述软件的 rpm 文件，FreeBSD 也有现成的 package 可以直接安装，或也可以自行下载这些软件的源代码回来安装。下面的示例是在Red Hat Linux 5.2 + CLE2 的环境下所完成的。

3. 一个简单的例子

Automake 所产生的 Makefile 除了可以做到程式的编译和连接，也已经把如何产生程序文件 (如 manual page, info 文件及 dvi 文件) 的动作，还有把源码文件包装起来以供发布都考虑进去了，所以程序源代码所存放的目录结构最好符合GNU 的标准惯例，接下来就用一个hello.c 來做为例子。

在工作目录下建立一个新的子目录"devel"'，再在 devel 下建立一个"hello"' 的子目录，这个目录将作为存放 hello这个程序及其相关文件的地方：

% mkdir devel

% cd devel

% mkdir hello

% cd hello

用编辑器写一个hello.c文件，

#include

int main(int argc, char** argv) {

printf(``Hello, GNU!/n'');

return 0;

}

接下来就要用 Autoconf 及 Automake 來产生 Makefile 文件了，

1.

用 autoscan 产生一个 configure.in 的原型，执行autoscan 后会产生一个configure.scan 的文件，可以用它作为 configure.in文件的蓝本。

% autoscan

% ls

configure.scan hello.c

2.

编辑 configure.scan文件，如下所示，並且改名为configure.in

dnl Process this file with autoconf to produce a configure script. AC_INIT(hello.c) AM_INIT_AUTOMAKE(hello, 1.0)

dnl Checks for programs.

AC_PROG_CC

dnl Checks for libraries.

dnl Checks for header files.

dnl Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.

dnl Checks for library functions.

AC_OUTPUT(Makefile)

3.

执行 aclocal 和 autoconf ，分別会产生 aclocal.m4 及 configure 两个文件

% aclocal

% autoconf

% ls

aclocal.m4 configure configure.in hello.c

4.

编辑 Makefile.am 文件，內容如下

AUTOMAKE_OPTIONS= foreign

bin_PROGRAMS= hello

hello_SOURCES= hello.c

5.

执行 automake --add-missing ，Automake 会根据Makefile.am 文件产生一些文件，包含最重要的 Makefile.in

% automake --add-missing automake: configure.in: installing `./install-sh' automake: configure.in: installing `./mkinstalldirs' automake: configure.in: installing `./missing'

6.

最后执行 ./configure ，

% ./configure creating cache ./config.cache checking for a BSD compatible install... /usr/bin/install -c checking whether build environment is sane... yes checking whether make sets ${MAKE}... yes checking for working aclocal... found checking for working autoconf... found checking for working automake... found checking for working autoheader... found checking for working makeinfo... found checking for gcc... gcc checking whether the C compiler (gcc ) works... yes checking whether the C compiler (gcc ) is a cross-compiler... no checking whether we are using GNU C... yes checking whether gcc accepts -g... yes updating cache ./config.cache creating ./config.status creating Makefile

現在你的目录下已经产生了一个 Makefile 檔，下個 ``make'' 指令就可以開始編譯 hello.c 成執行檔，執行 ./hello 和 GNU 打聲招呼吧！

% make gcc -DPACKAGE=/"hello/" -DVERSION=/"1.0/" -I. -I. -g -O2 -c hello.c gcc -g -O2 -o hello hello.o % ./hello Hello! GNU!

你還可以試試 ``make clean''，''make install''，''make dist'' 看看會有什麼結果。你也可以把產生出來的 Makefile 秀給你的老闆，讓他從此對你刮目相看 :-)

4. 追根问底

上 述产生Makefile 的过程和以往自行编写的方式非常不一樣，舍弃传统自定义make 的规则，使用 Automake 只需用到一些已经定义好的宏就可以了。我们把宏及目标 (target)写在Makefile.am 文件内，Automake 读入 Makefile.am 文件后会把这一串已经定义好的宏展开并产生相对应的 Makefile.in 文件，然后再由 configure这个 shell script 根据 Makefile.in 产生合适的Makefile。

利用 autoconf 及 automake产生Makefile 的流程

上 图表示在上一范例中要使用的文件档案及产生出来的文件，有星号 (*) 者代表可执行文件。在此示例中可由 Autoconf 及 Automake 工具所产生的额外文件有 configure.scan、aclocal.m4、configure、Makefile.in，需要自行加入设置的有configure.in 及 Makefile.am。

4.1 编辑 configure.in 文件

Autoconf 是用来产生 'configure'文件的工具。'configure' 是一个 shell script，它可以自动设定原始程序以符合各种不同平台上Unix 系统的特性，并且根据系统参数及环境产生合适的Makefile文件或C 的头文件(header file)，让原始程式可以很方便地在不同的平台上进行编译。Autoconf会读取 configure.in 文件然后产生'configure' 这个 shell script。

configure.in 文件内容是一系列GNU m4 的宏，这些宏经autoconf处理后会变成检查系统特性的shell scripts。 configure.in 内宏的顺序并没有特别的规定，但是每一个configure.in 文件必須在所有宏前加入 AC_INIT 宏，然后在所有宏的最后加上 AC_OUTPUT宏。可先用 autoscan 扫描原始文件以产生一个 configure.scan 文件，再对 configure.scan 做些修改成 configure.in 文件。在范例中所用到的宏如下：

dnl

这个宏后面的字不会被处理，可以视为注释

AC_INIT(FILE)

该宏用来检查源代码所在路径，autoscan 会自动产生，一般无须修改它。

AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE,VERSION)

这个是使用 Automake 所必备的宏，PACKAGE 是所要产生软件套件的名称，VERSION 是版本编号。

AC_PROG_CC

检查系统可用的C编译器，若源代码是用C写的就需要这个宏。

AC_OUTPUT(FILE)

设置 configure 所要产生的文件，若是Makefile ，configure 便会把它检查出来的结果带入 Makefile.in 文件后产生合适的 Makefile。

实 际上，这里使用 Automake 时，还需要一些其他的宏，这些额外的宏我们用 aclocal来帮助产生。執行 aclocal会产生aclocal.m4 文件，如果无特别的用途，可以不需要修改它，用 aclocal 所产生的宏会告诉 Automake如何动作。

有了 configure.in 及 aclocal.m4两个文件以后，便可以执行 autoconf来产生 configure 文件了。

4.2 编辑Makefile.am 文件

接下来要编辑Makefile.am 文件，Automake 会根据 configure.in 中的宏把Makefile.am 转成 Makefile.in 文件。 Makefile.am 文件定义所要产生的目标：

AUTOMAKE_OPTIONS

设 置 automake 的选项。Automake 主要是帮助开发 GNU 软件的人员来维护软件，所以在执行 automake 时，会检查目录下是否存在标准 GNU 软件中应具备的文件，例如 'NEWS'、'AUTHOR'、'ChangeLog' 等文件。设置 foreign 时，automake 会改用一般软件的标准来检查。

bin_PROGRAMS

定义要产生的执行文件名。如果要产生多个执行文件，每个文件名用空白符隔开。

hello_SOURCES

定 义 'hello' 这个执行程序所需要的原始文件。如果 'hello'这个程序是由多个原始文件所产生，必須把它所用到的所有原始文件都列出来，以空白符隔开。假设 'hello' 还需要 'hello.c'、'main.c'、'hello.h' 三个文件的话，则定义

hello_SOURCES= hello.c main.c hello.h

如果定义多个执行文件，则对每个执行程序都要定义相对的filename_SOURCES。

编 辑好 Makefile.am 文件，就可以用 automake --add-missing来产生 Makefile.in。加上 --add-missing 选项来告诉 automake顺便假如包装一个软件所必须的文件。Automake产生生出來的 Makefile.in 文件是完全符合 GNU Makefile 的惯例，只要执行 configure这个shell script 便可以产生合适的 Makefile 文件了。

4.3 使用 Makefile

利用 configure 所产生的 Makefile文件有几个预先设定的目标可供使用，这里只用几个简述如下：

make all

产生设定的目标，既次范例中的执行文件。只敲入make 也可以，此时会开始编译源代码，然后连接并产生执行文件。

make clean

清除之前所编译的执行文件及目标文件(object file, *.o)。

make distclean

除了清除执行文件和目的文件以外，也把 configure 所产生的 Makefile 清除掉。

make install

將程序安装到系统中，若源码编译成功，且执行结果正确，便可以把程序安装到系统预先设定的执行文件存放路径中，若用 bin_PROGRAMS 宏的话，程序会被安装到 /usr/local/bin下。

make dist

將 程序和相关的文档包装为一个压缩文档以供发布 (distribution) 。执行完在目录下会产生一个以PACKAGE-VERSION.tar.gz 为名称的文件。PACKAGE 和 VERSION 这两个参数是根据 configure.in 文件中 AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION) 的定义。在此范例中会产生 'hello-1.0.tar.gz' 的文件。

make distcheck

和 make dist 类似，但是加入检查包装以后的压缩文件是否正常，这个目标除了把程序和相关文档包装成 tar.gz 文件外，还会自动把这个压缩文件解开，执行 configure，并执行 make all ，确认编译无错误以后，户显示这个 tar.gz 文件已经准备好可以发布了。这个检查非常有用，检查过关的套件，基本上可以给任何具备 GNU 开发环境的人去重新编译成功。就 hello-1.tar.gz 这个范例而言，除了在Red Hat Linux 上，在 FreeBSD 2.2.x 也可以正确编译。

要 注意的是，利用 Autoconf 及 Automake 所产生出來的软件套件是可以在没有安装 Autoconf 及 Automake 的环境使用的，因为 configure 是一个 shell script，它己被设计为可以在一般 Unix 的 sh 这个 shell 下执行。但是如果要修改 configure.in 及 Makefile.am 文件再产生新的 configure 及 Makefile.in 文件时就一定要有 Autoconf 及 Automake 了。

5. 相关资料

Autoconf 和 Automake 功能十分强大，可以从它们附带的 info 稳当4中找到详细的使用方法说明。你也可以从许多现有的GNU 软件或 Open Source 软件中找到相关的 configure.in 或 Makefile.am 文件，他们是学习 Autoconf 及 Automake 更多技巧的最佳范例。

这 个简介只用到了 Autoconf 及 Automake 的皮毛罢了，如果你有心加入 Open Source 软件开发的行列，希望这篇文章可以帮助你对产生 Makefile 有个简单的了解。其它有关开发 GNU 程式或 C 程序设计及 Makefile 的详细运用及技巧，建议从 GNU Coding Standards (GNU 编码规定) 读起，里面包含了 GNU Makefile 惯例，及开发 GNU 软件的标准程序和惯例。这些 GNU 软件的在线说明文件可以在 http://www.gnu.org/ 上找到。

6. 结束语

利用 Autoconf 及 Automake，产生一个 Makefile 似乎不再象以前那么困难了，而使用 Autoconf 也使得我们在不同平台上或各家 Unix 之间发布及便宜程序变的简单，这对于在Unix 系统上程序开发员来说减轻了许多负担。妥善运用这些 GNU 的工具软件，可以帮助我们更容易的去开发程序，而且更容易维护源代码。