一个适用于层级目录结构的makefile模版

今天写了个层次化的Makefile模版，用来自动化编译项目，这个模版应当包含以下功能：

• 适用于层次化结构，Makefile主要内容都放在顶层目录下的Makefile.env中，子层Makefile包含这个Makefile.env，只要增加一些变量就可以编译，特别方便添加新的功能模块
• 自动解析头文件依赖

我的程序的目录结构是这样的：

1. 源文件目录src，模块xxx放在src/xxx下，主程序在src/main下面

2.公共头文件放在include目录下，模块xxx的头文件放在include/xxx目录下

3.模块输出的链接库放在lib目录下

4.可执行文件放在bin目录下

先来看一下Makefile.env，这个类似于c的头文件，包含了所有Makefile的公共部分，

###########  MakeFile.env  ##########
# Top level pattern, include by Makefile of child directory
# in which variable like TOPDIR, TARGET or LIB may be needed

CC=gcc
MAKE=make

AR=ar cr
RM = -rm -rf

CFLAGS+=-Wall

dirs:=$(shell find . -maxdepth 1 -type d)
dirs:=$(basename $(patsubst ./%,%,$(dirs)))
dirs:=$(filter-out $(exclude_dirs),$(dirs))
SUBDIRS := $(dirs)

SRCS=$(wildcard *.c)
OBJS=$(SRCS:%.c=%.o)
DEPENDS=$(SRCS:%.c=%.d)


all:$(TARGET)  $(LIB) subdirs

$(LIB):$(OBJS) 
    $(AR)  $@  $^
    cp $@ $(LIBPATH) 

subdirs:$(SUBDIRS)
    for dir in $(SUBDIRS);
    do $(MAKE) -C $$dir all||exit 1;
    done

$(TARGET):$(OBJS)
    $(CC) -o $@ $^ $(LDFLAGS)
    cp $@ $(EXEPATH)


$(OBJS):%.o:%.c
    $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)


-include $(DEPENDS)

$(DEPENDS):%.d:%.c
    set -e; rm -f $@; 
    $(CC) -MM $(CFLAGS) $< > $@.$$$$; 
    sed 's,($*).o[:]*,1.o $@:,g' < $@.$$$$ > $@; 
    rm $@.$$$$

clean:
    for dir in $(SUBDIRS);
    do $(MAKE) -C $$dir clean||exit 1;
    done
    $(RM) $(TARGET) $(LIB)  $(OBJS) $(DEPENDS)

当前目录下的子目录是通过shell命令自动得到的，subdirs:$(SUBDIRS) 这块会进入每个子目录执行make，当然有些子目录并不需要编译，可以通过exclude_dirs指定，比如顶层目录的exclude_dirs=bin lib include。

$(DEPENDS):%.d:%.c 这块作用是自动生成头文件依赖，这部分包括5条命令，看起来很复杂，其实原理很简单，假设main.c，包含头文件depend.h, 解析过程如下：

1. @set –e 命令设置当前Shell进程状态为：如果执行的任何一条命令的退出状态非零则立刻终止当前进程。

2. rm -f $@ 删除原来的main.d文件

3. gcc的-MM参数能够生成文件的依赖关系main.o:main.c depend.h，写入文件main.d. $$$$，$$是进程号

4. sed命令作用是将main.o:main.c depend.h替换成main.o main.d:main.c depend.h, 并写入main.d文件

5. rm -f $@.$$$$删除临时文件

Include $(SRCS:.c=.d)将main.d包含进来后，Makefile增加了以下依赖

main.o main.d:main.c depend.h

不管是main.c还是depend.h的变化都会更新main.o 以及main.d,main.d的更新又反过来更新上面这条依赖关系。

这条依赖下面并没有对应的命令，为什么会更新目标文件呢？这跟Makefile的运行步骤有关系，引用下陈浩先生的《跟我一起写Makefile》

GNU的 make 工作时的执行步骤如下：

1、读入所有的 Makefile。

2、读入被 include 的其它 Makefile。

3、初始化文件中的变量。

4、推导隐晦规则，并分析所有规则。

5、为所有的目标文件创建依赖关系链。

6、根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。

7、执行生成命令。

所以1-5 步为第一个阶段，形成了所有的依赖关系链，6-7 为第二个阶段，决定了所有需要生成的目标文件后，执行对应的命令。上面的依赖关系虽然没有命令，但是确定了main.o要重新生成，就会找到以下编译模块生成目标文件

$(OBJS):%.o:%.c
    $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)

假设有一个模块first，源文件都放在src/first下，Makefile如下

TOPDIR=./../..

LIB=libfirst.a

INCPATH=$(TOPDIR)/include/first
LIBPATH=$(TOPDIR)/lib
CFLAGS= -I$(INCPATH)

include $(TOPDIR)/Makefile.env

TOPDIR是相对于顶层目录的相对路径，LIB是要生成的链接库，这样只要几行命令就可以完成当前模块的编译了，而且first下面还可以添加子模块。

假设main.c在src/main目录下，调用了first模块，Makefile如下

TOPDIR=./../..

TARGET=main

LIBPATH=$(TOPDIR)/lib
EXEPATH=$(TOPDIR)/bin

CFLAGS= -I$(TOPDIR)/include/first 
LDFLAGS= -lfirst

include $(TOPDIR)/Makefile.env

TARGET是生成的可执行文件名，在LIBPATH目录下寻找链接库，生成的可执行文件会被mv到EXEPATH目录下

src下没有源文件，只有目录，所以Makefile非常简单

TOPDIR=./..

include $(TOPDIR)/Makefile.env

顶层目录下的Makefile也很简单，相对增加了exclude_dirs，排除不需要编译的目录

TOPDIR=.

exclude_dirs= include  bin  lib

include $(TOPDIR)/Makefile.env

现在只需要在顶层目录下make一下，src下所有目录都会编译，生成的链接库放在lib下，可执行文件在bin目录中。如果要增加新的功能模块，只要在src/目录下新建目录，增加一个类似first下的Makefile即可，是不是很方便？