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  • 自动生成 Makefile (automake/autoconf 入门)

    作为Linux 下的程序开发人员,大家一定都遇到过Makefile ,用make 命令来编译自己写的程序确实是很方便。一般情况下,大家都是手工写一个简单Makefile ,如果要想写出一个符合自由软件惯例的Makefile 就不那么容易了。

    在本文中,将给大家介绍如何使用autoconf 和automake 两个工具来帮助我们自动地生成符合自由软件惯例的Makefile ,这样就可以象常 见的GNU 程序一样,只要使用“./configure” ,“make” ,“make instal” 就可以把程序安装到Linux 系统中去了。这将特别适合想做开放源代码软件的程序开发人员,又或如果你只是自己写些小的Toy 程序,那么这 个文章对你也会有很大的帮助。

    一、Makefile 介绍

    Makefile 是用于自动编译和链接的,一个工程有很多文件组成,每一个文件的改变都会导致工程的重新链接,但是不是所有的文件都需要重新编译,Makefile 中纪录有文件的信息,在make 时会决定在链接的时候需要重新编译哪些文件。

    Makefile 的宗旨就是:让编译器知道要编译一个文件需要依赖其他的哪些文件。当那些依赖文件有了改变,编译器会自动的发现最终的生成文件已经过时,而重新编译相应的模块。

    Makefile 的基本结构不是很复杂,但当一个程序开发人员开始写Makefile 时,经常会怀疑自己写的是否符合惯例,而且自己写的 Makefile 经常和自己的开发环境相关联,当系统环境变量或路径发生了变化后,Makefile 可能还要跟着修改。这样就造成了手工书写 Makefile 的诸多问题,automake 恰好能很好地帮助我们解决这些问题。

    使用automake ,程序开发人员只需要写一些 简单的含有预定义宏的文件,由autoconf 根据一个宏文件生成configure ,由automake 根据另一个宏文件生成Makefile.in , 再使用configure 依据Makefile.in 来生成一个符合惯例的Makefile 。下面我们将详细介绍Makefile 的automake 生成 方法。

    二、使用的环境

    本文所提到的程序是基于Linux 发行版本:Ubuntu 14.04

    三、从helloworld 入手

    我们从大家最常使用的例子程序helloworld 开始。

    下面的过程如果简单地说来就是:

    新建三个文件:

    helloworld.c
    configure.in
    Makefile.am

    然后执行:

    autoscan; aclocal; autoconf; automake --add-missing; ./configure; make; ./helloworld

    就可以看到Makefile 被产生出来,而且可以将helloworld.c 编译通过。

    很简单吧,几条命令就可以做出一个符合惯例的Makefile ,感觉如何呀。

    现在开始介绍详细的过程:

    1 、建目录

    在你的工作目录下建一个helloworld 目录,我们用它来存放helloworld 程序及相关文件,如在/home/my/build 下:

    $ mkdir helloword
    $ cd helloworld

    2 、 helloworld.c

    然后用你自己最喜欢的编辑器写一个hellowrold.c 文件,如命令:vi helloworld.c 。使用下面的代码作为helloworld.c 的内容。

    int main(int argc, char** argv)
    {
    printf("Hello, Linux World! ");
    return 0;
    }

    完成后保存退出。

    现在在helloworld 目录下就应该有一个你自己写的helloworld.c 了。

    3 、生成configure

    我们使用autoscan 命令来帮助我们根据目录下的源代码生成一个configure.in 的模板文件。

    命令:

    $ autoscan
    $ ls
    configure.scan helloworld.c

    执行后在hellowrold 目录下会生成一个文件:configure.scan ,我们可以拿它作为configure.in 的蓝本。

    现在将configure.scan 改名为configure.in ,并且编辑它,按下面的内容修改,去掉无关的语句:

    ============================configure.in 内容开始=========================================
    # -*- Autoconf -*-
    # Process this file with autoconf to produce a configure script.

    AC_INIT(helloworld.c)
    AM_INIT_AUTOMAKE(helloworld, 1.0)

    # Checks for programs.
    AC_PROG_CC

    # Checks for libraries.

    # Checks for header files.

    # Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.

    # Checks for library functions.
    AC_OUTPUT(Makefile)
    ============================configure.in 内容结束=========================================

    然后执行命令aclocal 和autoconf ,分别会产生aclocal.m4 及configure 两个文件:

    $ aclocal
    $ls
    aclocal.m4 configure.in helloworld.c
    $ autoconf
    $ ls
    aclocal.m4 autom4te.cache configure configure.in helloworld.c


    大家可以看到configure.in 内容是一些宏定义,这些宏经autoconf 处理后会变成检查系统特性、环境变量、软件必须的参数的shell 脚本。

    autoconf 是用来生成自动配置软件源代码脚本(configure )的工具。configure 脚本能独立于autoconf 运行,且在运行的过程中,不需要用户的干预。

    要生成configure 文件,你必须告诉autoconf 如何找到你所用的宏。方式是使用aclocal 程序来生成你的aclocal.m4 。

    aclocal 根据configure.in 文件的内容,自动生成aclocal.m4 文件。aclocal 是一个perl 脚本程序,它的定义是:“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac” 。

    autoconf 从configure.in 这个列举编译软件时所需要各种参数的模板文件中创建configure 。

    autoconf 需要GNU m4 宏处理器来处理aclocal.m4 ,生成configure 脚本。

    m4 是一个宏处理器。将输入拷贝到输出,同时将宏展开。宏可以是内嵌的,也可以是用户定义的。除了可以展开宏,m4 还有一些内建的函数,用来引用文件,执行命令,整数运算,文本操作,循环等。m4 既可以作为编译器的前端,也可以单独作为一个宏处理器。

    4 、新建Makefile.am

    新建Makefile.am 文件,命令:


    $ vi Makefile.am


    内容如下:


    AUTOMAKE_OPTIONS=foreign
    bin_PROGRAMS=helloworld
    helloworld_SOURCES=helloworld.c


    automake 会根据你写的Makefile.am 来自动生成Makefile.in 。

    Makefile.am 中定义的宏和目标, 会指导automake 生成指定的代码。例如,宏bin_PROGRAMS 将导致编译和连接的目标被生成。

    5 、运行automake

    命令:


    $ automake --add-missing
    configure.in: installing `./install-sh'
    configure.in: installing `./mkinstalldirs'
    configure.in: installing `./missing'
    Makefile.am: installing `./depcomp'


    automake 会根据Makefile.am 文件产生一些文件,包含最重要的Makefile.in 。

    6 、执行configure 生成Makefile


    $ ./configure
    checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
    checking whether build environment is sane... yes
    checking for gawk... gawk
    checking whether make sets $(MAKE)... yes
    checking for gcc... gcc
    checking for C compiler default output... a.out
    checking whether the C compiler works... yes
    checking whether we are cross compiling... no
    checking for suffix of executables...
    checking for suffix of object files... o
    checking whether we are using the GNU C compiler... yes
    checking whether gcc accepts -g... yes
    checking for gcc option to accept ANSI C... none needed
    checking for style of include used by make... GNU
    checking dependency style of gcc... gcc3
    configure: creating ./config.status
    config.status: creating Makefile
    config.status: executing depfiles commands
    $ ls -l Makefile
    -rw-rw-r-- 1 yutao yutao 15035 Oct 15 10:40 Makefile


    你可以看到,此时Makefile 已经产生出来了。

    7 、使用Makefile 编译代码



    $ make
    if gcc -DPACKAGE_NAME="" -DPACKAGE_TARNAME="" -DPACKAGE_VERSION="" -

    DPACKAGE_STRING="" -DPACKAGE_BUGREPORT="" -DPACKAGE="helloworld" -DVERSION="1.0"

    -I. -I. -g -O2 -MT helloworld.o -MD -MP -MF ".deps/helloworld.Tpo" /
    -c -o helloworld.o `test -f 'helloworld.c' || echo './'`helloworld.c; /
    then mv -f ".deps/helloworld.Tpo" ".deps/helloworld.Po"; /
    else rm -f ".deps/helloworld.Tpo"; exit 1; /
    fi
    gcc -g -O2 -o helloworld helloworld.o


    运行helloworld



    $ ./helloworld
    Hello, Linux World!


    这样helloworld 就编译出来了,你如果按上面的步骤来做的话,应该也会很容易地编译出正确的helloworld 文件。你还可以试着使用一些其 他的make 命令,如make clean ,make install ,make dist ,看看它们会给你什么样的效果。感觉如何?自己也能写出这么专业的Makefile ,老板一定会对你刮目相看。

    四、深入浅出

    针对上面提到的各个命令,我们再做些详细的介绍。

    1 、 autoscan

    autoscan 是用来扫描源代码目录生成configure.scan 文件的。autoscan 可以用目录名做为参数,但如果你不使用参数的话,那么 autoscan 将认为使用的是当前目录。autoscan 将扫描你所指定目录中的源文件,并创建configure.scan 文件。

    2 、 configure.scan

    configure.scan 包含了系统配置的基本选项,里面都是一些宏定义。我们需要将它改名为configure.in

    3 、 aclocal

    aclocal 是一个perl 脚本程序。aclocal 根据configure.in 文件的内容,自动生成aclocal.m4 文件。aclocal 的定义是:“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac” 。

    4 、 autoconf

    autoconf 是用来产生configure 文件的。configure 是一个脚本,它能设置源程序来适应各种不同的操作系统平台,并且根据不同的系统来产生合适的Makefile ,从而可以使你的源代码能在不同的操作系统平台上被编译出来。

    configure.in 文件的内容是一些宏,这些宏经过autoconf 处理后会变成检查系统特性、环境变量、软件必须的参数的shell 脚本。configure.in 文件中的宏的顺序并没有规定,但是你必须在所有宏的最前面和最后面分别加上AC_INIT 宏和AC_OUTPUT 宏。

    在configure.ini 中:

    # 号表示注释,这个宏后面的内容将被忽略。

    AC_INIT(FILE)

    这个宏用来检查源代码所在的路径。

    AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION)

    这个宏是必须的,它描述了我们将要生成的软件包的名字及其版本号:PACKAGE 是软件包的名字,VERSION 是版本号。当你使用make dist 命令时,它会给你生成一个类似helloworld-1.0.tar.gz 的软件发行包,其中就有对应的软件包的名字和版本号。

    AC_PROG_CC

    这个宏将检查系统所用的C 编译器。

    AC_OUTPUT(FILE)

    这个宏是我们要输出的Makefile 的名字。

    我们在使用automake 时,实际上还需要用到其他的一些宏,但我们可以用aclocal 来帮我们自动产生。执行aclocal 后我们会得到aclocal.m4 文件。

    产生了configure.in 和aclocal.m4 两个宏文件后,我们就可以使用autoconf 来产生configure 文件了。

    5 、 Makefile.am

    Makefile.am 是用来生成Makefile.in 的,需要你手工书写。Makefile.am 中定义了一些内容:

    AUTOMAKE_OPTIONS

    这个是automake 的选项。在执行automake 时,它会检查目录下是否存在标准GNU 软件包中应具备的各种文件,例如AUTHORS 、ChangeLog 、NEWS 等文件。我们将其设置成foreign 时,automake 会改用一般软件包的标准来检查。

    bin_PROGRAMS

    这个是指定我们所要产生的可执行文件的文件名。如果你要产生多个可执行文件,那么在各个名字间用空格隔开。

    helloworld_SOURCES

    这个是指定产生“helloworld” 时所需要的源代码。如果它用到了多个源文件,那么请使用空格符号将它们隔开。比如需要 helloworld.h ,helloworld.c 那么请写成helloworld_SOURCES= helloworld.h helloworld.c 。

    如果你在bin_PROGRAMS 定义了多个可执行文件,则对应每个可执行文件都要定义相对的filename_SOURCES 。

    6 、 automake

    我们使用automake --add-missing 来产生Makefile.in 。

    选项--add-missing 的定义是“add missing standard files to package” ,它会让automake 加入一个标准的软件包所必须的一些文件。

    我们用automake 产生出来的Makefile.in 文件是符合GNU Makefile 惯例的,接下来我们只要执行configure 这个shell 脚本就可以产生合适的 Makefile 文件了。

    7 、 Makefile

    在符合GNU Makefiel 惯例的Makefile 中,包含了一些基本的预先定义的操作:

    make

    根据Makefile 编译源代码,连接,生成目标文件,可执行文件。

    make clean

    清除上次的make 命令所产生的object 文件(后缀为“.o” 的文件)及可执行文件。

    make install

    将编译成功的可执行文件安装到系统目录中,一般为/usr/local/bin 目录。

    make dist

    产生发布软件包文件(即distribution package )。这个命令将会将可执行文件及相关文件打包成一个tar.gz 压缩的文件用来作为发布软件的软件包。

    它会在当前目录下生成一个名字类似“PACKAGE-VERSION.tar.gz” 的文件。PACKAGE 和VERSION ,是我们在configure.in 中定义的AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION) 。

    make distcheck

    生成发布软件包并对其进行测试检查,以确定发布包的正确性。这个操作将自动把压缩包文件解开,然后执行configure 命令,并且执行make ,来确认编译不出现错误,最后提示你软件包已经准备好,可以发布了。

    ===============================================
    helloworld-1.0.tar.gz is ready for distribution
    ===============================================
    make distclean

    类似make clean ,但同时也将configure 生成的文件全部删除掉,包括Makefile 。

    五、结束语

    通过上面的介绍,你应该可以很容易地生成一个你自己的符合GNU 惯例的Makefile 文件及对应的项目文件。

    如果你想写出更复杂的且符合惯例的Makefile ,你可以参考一些开放代码的项目中的configure.in 和Makefile.am 文件,比如:嵌入式数据库sqlite ,单元测试cppunit 。

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