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  • make命令--基础

    一、Make的概念

    Make这个词,英语的意思是"制作"。Make命令直接用了这个意思,就是要做出某个文件。比如,要做出文件a.txt,就可以执行下面的命令。

    
    $ make a.txt
    

    但是,如果你真的输入这条命令,它并不会起作用。因为Make命令本身并不知道,如何做出a.txt,需要有人告诉它,如何调用其他命令完成这个目标。

    比如,假设文件 a.txt 依赖于 b.txt 和 c.txt ,是后面两个文件连接(cat命令)的产物。那么,make 需要知道下面的规则。

    
    a.txt: b.txt c.txt
        cat b.txt c.txt > a.txt
    

    也就是说,make a.txt 这条命令的背后,实际上分成两步:第一步,确认 b.txt 和 c.txt 必须已经存在,第二步使用 cat 命令 将这个两个文件合并,输出为新文件。

    像这样的规则,都写在一个叫做Makefile的文件中,Make命令依赖这个文件进行构建。Makefile文件也可以写为makefile, 或者用命令行参数指定为其他文件名。

    
    $ make -f rules.txt
    # 或者
    $ make --file=rules.txt
    

    上面代码指定make命令依据rules.txt文件中的规则,进行构建。

    总之,make只是一个根据指定的Shell命令进行构建的工具。它的规则很简单,你规定要构建哪个文件、它依赖哪些源文件,当那些文件有变动时,如何重新构建它。

    二、Makefile文件的格式

    构建规则都写在Makefile文件里面,要学会如何Make命令,就必须学会如何编写Makefile文件。

    2.1 概述

    Makefile文件由一系列规则(rules)构成。每条规则的形式如下。

    
    <target> : <prerequisites> 
    [tab]  <commands>
    

    上面第一行冒号前面的部分,叫做"目标"(target),冒号后面的部分叫做"前置条件"(prerequisites);第二行必须由一个tab键起首,后面跟着"命令"(commands)。

    "目标"是必需的,不可省略;"前置条件"和"命令"都是可选的,但是两者之中必须至少存在一个。

    每条规则就明确两件事:构建目标的前置条件是什么,以及如何构建。下面就详细讲解,每条规则的这三个组成部分。

    2.2 目标(target)

    一个目标(target)就构成一条规则。目标通常是文件名,指明Make命令所要构建的对象,比如上文的 a.txt 。目标可以是一个文件名,也可以是多个文件名,之间用空格分隔。

    除了文件名,目标还可以是某个操作的名字,这称为"伪目标"(phony target)。

    
    clean:
          rm *.o
    

    上面代码的目标是clean,它不是文件名,而是一个操作的名字,属于"伪目标 ",作用是删除对象文件。

    
    $ make  clean
    

    但是,如果当前目录中,正好有一个文件叫做clean,那么这个命令不会执行。因为Make发现clean文件已经存在,就认为没有必要重新构建了,就不会执行指定的rm命令。

    为了避免这种情况,可以明确声明clean是"伪目标",写法如下。

    
    .PHONY: clean
    clean:
            rm *.o temp
    

    声明clean是"伪目标"之后,make就不会去检查是否存在一个叫做clean的文件,而是每次运行都执行对应的命令。像.PHONY这样的内置目标名还有不少,可以查看手册

    如果Make命令运行时没有指定目标,默认会执行Makefile文件的第一个目标。

    
    $ make
    

    上面代码执行Makefile文件的第一个目标。

    2.3 前置条件(prerequisites)

    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。

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

    上面代码中,构建 result.txt 的前置条件是 source.txt 。如果当前目录中,source.txt 已经存在,那么make result.txt可以正常运行,否则必须再写一条规则,来生成 source.txt 。

    
    source.txt:
        echo "this is the source" > source.txt
    

    上面代码中,source.txt后面没有前置条件,就意味着它跟其他文件都无关,只要这个文件还不存在,每次调用make source.txt,它都会生成。

    
    $ make result.txt
    $ make result.txt
    

    上面命令连续执行两次make result.txt。第一次执行会先新建 source.txt,然后再新建 result.txt。第二次执行,Make发现 source.txt 没有变动(时间戳晚于 result.txt),就不会执行任何操作,result.txt 也不会重新生成。

    如果需要生成多个文件,往往采用下面的写法。

    
    source: file1 file2 file3
    

    上面代码中,source 是一个伪目标,只有三个前置文件,没有任何对应的命令。

    
    $ make source
    

    执行make source命令后,就会一次性生成 file1,file2,file3 三个文件。这比下面的写法要方便很多。

    
    $ make file1
    $ make file2
    $ make file3
    

    2.4 命令(commands)

    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。

    每行命令之前必须有一个tab键。如果想用其他键,可以用内置变量.RECIPEPREFIX声明。

    
    .RECIPEPREFIX = >
    all:
    > echo Hello, world
    

    上面代码用.RECIPEPREFIX指定,大于号(>)替代tab键。所以,每一行命令的起首变成了大于号,而不是tab键。

    需要注意的是,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。

    
    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]"
    

    另一个解决办法是在换行符前加反斜杠转义。

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

    最后一个方法是加上.ONESHELL:命令。

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

    三、Makefile文件的语法

    3.1 注释

    井号(#)在Makefile中表示注释。

    
    # 这是注释
    result.txt: source.txt
        # 这是注释
        cp source.txt result.txt # 这也是注释
    

    3.2 回声(echoing)

    正常情况下,make会打印每条命令,然后再执行,这就叫做回声(echoing)。

    
    test:
        # 这是测试
    

    执行上面的规则,会得到下面的结果。

    
    $ make test
    # 这是测试
    

    在命令的前面加上@,就可以关闭回声。

    
    test:
        @# 这是测试
    

    现在再执行make test,就不会有任何输出。

    由于在构建过程中,需要了解当前在执行哪条命令,所以通常只在注释和纯显示的echo命令前面加上@。

    
    test:
        @# 这是测试
        @echo TODO
    

    3.3 通配符

    通配符(wildcard)用来指定一组符合条件的文件名。Makefile 的通配符与 Bash 一致,主要有星号(*)、问号(?)和 [...] 。比如, *.o 表示所有后缀名为o的文件。

    
    clean:
            rm -f *.o
    

    3.4 模式匹配

    Make命令允许对文件名,进行类似正则运算的匹配,主要用到的匹配符是%。比如,假定当前目录下有 f1.c 和 f2.c 两个源码文件,需要将它们编译为对应的对象文件。

    
    %.o: %.c
    

    等同于下面的写法。

    
    f1.o: f1.c
    f2.o: f2.c
    

    使用匹配符%,可以将大量同类型的文件,只用一条规则就完成构建。

    3.5 变量和赋值符

    Makefile 允许使用等号自定义变量。

    
    txt = Hello World
    test:
        @echo $(txt)
    

    上面代码中,变量 txt 等于 Hello World。调用时,变量需要放在 $( ) 之中。

    调用Shell变量,需要在美元符号前,再加一个美元符号,这是因为Make命令会对美元符号转义。

    
    test:
        @echo $$HOME
    

    有时,变量的值可能指向另一个变量。

    
    v1 = $(v2)
    

    上面代码中,变量 v1 的值是另一个变量 v2。这时会产生一个问题,v1 的值到底在定义时扩展(静态扩展),还是在运行时扩展(动态扩展)?如果 v2 的值是动态的,这两种扩展方式的结果可能会差异很大。

    为了解决类似问题,Makefile一共提供了四个赋值运算符 (=、:=、?=、+=),它们的区别请看StackOverflow

    
    VARIABLE = value
    # 在执行时扩展,允许递归扩展。
    
    VARIABLE := value
    # 在定义时扩展。
    
    VARIABLE ?= value
    # 只有在该变量为空时才设置值。
    
    VARIABLE += value
    # 将值追加到变量的尾端。
    
    

    3.6 内置变量(Implicit Variables)

    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

    
    output:
        $(CC) -o output input.c
    

    3.7 自动变量(Automatic Variables)

    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。

    (1)$@

    $@指代当前目标,就是Make命令当前构建的那个目标。比如,make foo的 $@ 就指代foo。

    
    a.txt b.txt: 
        touch $@
    

    等同于下面的写法。

    
    a.txt:
        touch a.txt
    b.txt:
        touch b.txt
    

    (2)$<

    $< 指代第一个前置条件。比如,规则为 t: p1 p2,那么$< 就指代p1。

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

    等同于下面的写法。

    
    a.txt: b.txt c.txt
        cp b.txt a.txt 
    

    (3)$?

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

    (4)$^

    $^ 指代所有前置条件,之间以空格分隔。比如,规则为 t: p1 p2,那么 $^ 就指代 p1 p2 。

    (5)$*

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

    (6)$(@D) 和 $(@F)

    $(@D) 和 $(@F) 分别指向 $@ 的目录名和文件名。比如,$@是 src/input.c,那么$(@D) 的值为 src ,$(@F) 的值为 input.c。

    (7)$(<D) 和 $(<F)

    $(<D) 和 $(<F) 分别指向 $< 的目录名和文件名。

    所有的自动变量清单,请看手册。下面是自动变量的一个例子。

    
    dest/%.txt: src/%.txt
        @[ -d dest ] || mkdir dest
        cp $< $@
    

    上面代码将 src 目录下的 txt 文件,拷贝到 dest 目录下。首先判断 dest 目录是否存在,如果不存在就新建,然后,$< 指代前置文件(src/%.txt), $@ 指代目标文件(dest/%.txt)。

    3.8 判断和循环

    Makefile使用 Bash 语法,完成判断和循环。

    
    ifeq ($(CC),gcc)
      libs=$(libs_for_gcc)
    else
      libs=$(normal_libs)
    endif
    

    上面代码判断当前编译器是否 gcc ,然后指定不同的库文件。

    
    LIST = one two three
    all:
        for i in $(LIST); do 
            echo $$i; 
        done
    
    # 等同于
    
    all:
        for i in one two three; do 
            echo $i; 
        done
    
    

    上面代码的运行结果。

    
    one
    two
    three
    

    3.9 函数

    Makefile 还可以使用函数,格式如下。

    
    $(function arguments)
    # 或者
    ${function arguments}
    

    Makefile提供了许多内置函数,可供调用。下面是几个常用的内置函数。

    (1)shell 函数

    shell 函数用来执行 shell 命令

    
    srcfiles := $(shell echo src/{00..99}.txt)
    

    (2)wildcard 函数

    wildcard 函数用来在 Makefile 中,替换 Bash 的通配符。

    
    srcfiles := $(wildcard src/*.txt)
    

    (3)subst 函数

    subst 函数用来文本替换,格式如下。

    
    $(subst from,to,text)
    

    下面的例子将字符串"feet on the street"替换成"fEEt on the strEEt"。

    
    $(subst ee,EE,feet on the street)
    

    下面是一个稍微复杂的例子。

    
    comma:= ,
    empty:=
    # space变量用两个空变量作为标识符,当中是一个空格
    space:= $(empty) $(empty)
    foo:= a b c
    bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
    # bar is now `a,b,c'.
    

    (4)patsubst函数

    patsubst 函数用于模式匹配的替换,格式如下。

    
    $(patsubst pattern,replacement,text)
    

    下面的例子将文件名"x.c.c bar.c",替换成"x.c.o bar.o"。

    
    $(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)
    

    (5)替换后缀名

    替换后缀名函数的写法是:变量名 + 冒号 + 后缀名替换规则。它实际上patsubst函数的一种简写形式。

    
    min: $(OUTPUT:.js=.min.js)
    

    上面代码的意思是,将变量OUTPUT中的后缀名 .js 全部替换成 .min.js 。

    四、Makefile 的实例

    (1)执行多个目标

    
    .PHONY: cleanall cleanobj cleandiff
    
    cleanall : cleanobj cleandiff
            rm program
    
    cleanobj :
            rm *.o
    
    cleandiff :
            rm *.diff
    

    上面代码可以调用不同目标,删除不同后缀名的文件,也可以调用一个目标(cleanall),删除所有指定类型的文件。

    (2)编译C语言项目

    
    edit : main.o kbd.o command.o display.o 
        cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o
    
    main.o : main.c defs.h
        cc -c main.c
    kbd.o : kbd.c defs.h command.h
        cc -c kbd.c
    command.o : command.c defs.h command.h
        cc -c command.c
    display.o : display.c defs.h
        cc -c display.c
    
    clean :
         rm edit main.o kbd.o command.o display.o
    
    .PHONY: edit clean
    
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