Linux】项目自动化构建工具-make/Makefile 详解

云掣YunChe6个月前技术文章341

 在Linux及类Unix系统中,自动化构建项目是提高开发效率、减少重复劳动的关键环节。

make工具及其配置文件Makefile是实现这一目标的重要工具组合。它们通过定义一系列规则和依赖关系,

自动执行编译、链接等构建过程,确保软件项目能够高效、准确地构建。


1. 什么是make和Makefile?

  make 是一种控制程序生成的工具,它读取一个名为Makefile(或makefile,不区分大小写)的文件,

并根据文件中的指令执行相应的命令。这些命令通常包括编译、链接等,用于生成最终的可执行文件或库文件。

一般来说,大多数的IDE都有这个命令,比如:Delphi的make,Visual C++的nmake,Linux下GNU的make。

可见,makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。


  Makefile 是一个文本文件,其中包含了一系列的规则(rules)、目标(targets)、依赖(dependencies)

和命令(commands)。每个规则定义了一个目标文件(通常是编译或链接的结果),以及生成该目标文件

所需的依赖文件和要执行的命令。


  一个工程中的源文件不计数,其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中,

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,极大的提高了软件开发的效率。


  make是一条命令,makefile是一个文件,两个搭配使用,完成项目自动化构建。


2. Makefile的基本结构

  Makefile的基本结构由规则组成,每个规则通常包含以下部分:


目标(target):通常是要生成的文件名,如可执行文件或对象文件。

依赖(dependencies):生成目标所依赖的文件列表。

命令(commands):生成目标需要执行的Shell命令,前面通常需要一个制表符(Tab)开头。

示例:


首先,这里有一个hello.c源文件:

872a45753f56ff32a8801e17e94378f7.png


hello.c的内容如下:

f179366854c63bdd5db19ab381679a47.png


然后我们就可以通过创建一个Makefile文件来控制该代码生成程序(当然我们也可以直接使用gcc命令来

生成可执行程序,但是随着源文件个数的增加,我们每次重新生成可执行程序时,所需输入的gcc指令的

长度与个数也会随之增加,所以这时我们就需要使用make和Makefile了,这将大大减少我们的工作量),

Makefile内容如下:

27ccfa097e7cc1dd6e8ada42b7da4de8.png


✨✨这里hello和clean就是我们的目标,hello.c就是要生成hello目标文件的依赖,而clean由.PHONY修饰,

是一个伪目标,所以不需要依赖,伪目标的特性是,总是被执行的;gcc -o hello hello.c和rm -f hello 

就是生成目标需要执行的Shell命令


然后我们就可以使用make来创建可执行程序hello:

e54170a067ea0923e20299eb2272fdcb.png


在这个例子中,hello是最终的目标,它依赖于hello.c。为了生成hello,需要执行gcc -o hello hello.c命令,

如上图绿色划线部分,这样我们直接使用make命令,它就可以帮我们在Makefile文件中找到生成hello的命令,

自动执行。


此外在Makefile中clean是一个用.PHONY声明伪目标(不生成文件),用于清理构建过程中产生的文件,

我们直接使用make clean指令即可删除对应的文件:


.PHONY:clean

clean:  

    rm -f hello 

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b54046f53a33c1152d02db04ee510bae.png

可以看到之前make指令生成的可执行程序hello被删除了,其原因也是因为make clean命令使得它去Makefile

文件中找到相关的指令rm -f hello进行删除


如果你想要删除多个文件,直接在rm -f 后面加文件名即可,例如我们可以将hello.c文件也删除:

b28ca8b966f320952bdbb804f35659f0.png


结果如下:

1ff162c8381e621a700f853ca132a23d.png


可以看到已经没有hello和hello.c文件了


我们发现使用clean命令时需要写make clean但是创建hello文件时只需要写make即可,这是因为如果只输入

make命令,make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件,如果找到,它会找文件中的第一个

目标文件(target),在上面的例子中,他会找到“hello”这个文件,然后执行生成它的Shell命令,所以make后面的

hello可以省略,只写一个make命令即可;

如果找寻的过程中,如果出现错误,比如最后被依赖的文件找不到,那么make就会直接退出,并报错。

3. Makefile的高级特性

变量:Makefile中可以使用变量来存储文件名、编译器选项等,以提高灵活性和可维护性。

示例:


CC=gcc  

CFLAGS=-Wall -g  

hello: hello.o  

    $(CC) $(CFLAGS) -o hello hello.o

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上述例子使用变量CC和CFLAGS来代替gcc和-Wall -g ,使用时需要使用括号并在前面加上$


自动变量:在规则中的命令里,可以使用一些特殊变量来表示依赖文件和目标文件等,如:


$@:表示依赖关系中的目标文件(冒号左侧)。

$^:表示依赖关系中的依赖文件列表(冒号右侧全部)。

$<:表示依赖关系中的第一个依赖文件(冒号右侧第一个)。

模式规则:允许为符合特定模式的文件指定构建规则,从而减少重复代码。

示例:


%.o: %.c  

    $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

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条件判断:基于不同的条件执行不同的命令。

示例:


ifeq ($(OS),Windows_NT)  

CFLAGS += -DWIN32  

endif

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函数:Makefile支持多种内置函数,用于处理文件名、字符串等。


4. 使用make的优势

自动化:自动根据依赖关系执行必要的命令,减少手动操作。

可维护性:通过清晰的规则和依赖关系,提高项目的可维护性。

灵活性:支持变量、条件判断等高级特性,满足不同项目的构建需求。

高效性:只重新构建已更改的部分,避免不必要的编译和链接。

5. 总结

  make和Makefile是Linux及类Unix系统中不可或缺的自动化构建工具。它们通过定义清晰的规则和依赖关系,

极大地提高了软件项目的构建效率和可维护性。掌握make和Makefile的使用,对于开发者来说,是提升开发效率、

保证项目质量的重要一步。

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