makefile文件详细解析

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本文讲述了如何从零开始，制作一个makefile文件，循序渐进，更加容易理解

#什么是makefile

Most often, the makefile directs Make on how to compile and link a program.

在软件开发中，makefile是一类非常重要的文件，是程序员实现自动化编译程序的一种手段。
#从例子中学习
我们现在在一个文件夹放置着sort0.h,sort.c,sortMain.c三个文件。其中sortMain.c和sort0.c中包含了sort.h。
在linux环境下，如果想进行编译链接，生成可执行文件，需要输入下面的命令。
gcc -o sortMain sort0.c sortMain.c
如果没有makefile，我们在开发和调试的过程中需要不停地输入命令，这样做有很多的不足。一是会做许多重复的劳动，浪费时间，效率比较低下。二是如果工程比较大，文件很多的时候，文件之间的依赖关系会非常复杂，在编译和链接时极容易出错。三是一旦工程中修改了一个文件，就会导致整个工程被重新编译，非常影响开发效率。由于以上种种不足，我们需要用makefile来解决。
上面一行命令在makefile中该如何表示呢。

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sortMain : sort0.c sortMain.c
    gcc -o sortMain sort0.c sortMain.c

这就是一个最基本的makefile文件了，它主要由三部分组成。

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target : prerequisites...
      command

第一部分是target，这里是sortMain，表示我们想要生成的目标文件。
第二部分是prerequisites，这里是sort0.c sortMain.c，这里是依赖表，表示想要生成目标文件，必须提供表中的文件。
第三部分是command，是一条命令。
一二部分叫做依赖关系表，二中的文件只要有一个发生了变化，就会触发第三部分command。
有了makefile，我们只要把它放在工程的目录下，输入make就可自动执行。

请注意，在第二行的“gcc”命令之前必须要有一个tab缩进。语法规定Makefile中的任何命令之前都必须要有一个tab缩进，否则make就会报错。

#改进makefile
上面的makefile只有最基本的功能，我们接下来一步步修改它，实现更加灵活的功能。
先加入几个容器

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1 cc = gcc
2 prom = sortMain
3 src = sort0.c sortMain.c
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5 $(prom) : $(src)
6             $(cc) -o $(prom) $(src)

加入的几个变量严格意义上是不变的，类似于c语言中的宏定义。把cc，prom，src理解成容器，把对应的内容放进去，可以随时修改。在写makefile每一组成单元的时候，可以使用这些容器，避免了重复的字符串输入。也方便后续修改。
现在我们的makefile比较灵活了，但是仔细观察，发现我们的依赖关系仍然很重，无法解决修改一个文件需全部重新编译的问题。
我们发现整理出一个合适的依赖关系链非常有必要，而关系链也不是唯一的，根据工程实际考虑。在这个例子中，因为sort.h不在依赖关系表中，所以它的变化不会被侦测到，需要把其引入。我们考虑编译的具体过程，可执行文件生成需要依赖.o文件，.o文件的生成分别依赖各自对应的.c文件。

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 1 cc = gcc
 2 prom = sortMain
 3 deps = sort.h
 4 obj = sort0.o sortMain.o
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 6 $(prom) : $(obj)
 7             $(cc) -o $(prom) $(obj)
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 9 sort0.o : sort0.c $(deps)
10     $(cc) -c sort0.c
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12 sortMain.o : sortMain.c $(deps)
13     $(cc) -c sortMain.c

以上，我们可以实现依赖中包含所有源文件，重新部分编译等功能。但是，我们发现代码非常冗余，需要利用makefile的语法规则精简以上代码。

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 1 cc = gcc
 2 prom = sortMain
 3 deps = sort.h
 4 obj = sort0.o sortMain.o
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 6 $(prom) : $(obj)
 7             $(cc) -o $(prom) $(obj)
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 9 %.o : %.c $(deps)
10     $(cc) -c $< -o $@
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12 clean:
13     rm $(obj) $(prom)

这样就简洁多了，但是好像还缺少一个功能，就是我们经常使用的make clean。我们把它加上。
接下来我们还要解决一个问题，就是向工程中添加.c.h文件的时候需要手工操作，为此进一步修改。

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 1 cc = gcc
 2 prom = sortMain
 3 deps = $(shell find ./ -name "*.h")
 4 src = $(shell find ./ -name "*.c")
 5 obj = $(src:%.c=%.o)
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 7 $(prom) : $(obj)
 8             $(cc) -o $(prom) $(obj)
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10 %.o : %.c $(deps)
11     $(cc) -c $< -o $@
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13 clean:
14     rm $(obj) $(prom)

主要是添加了shell函数，这里是发现当前路径内所有的.h.c文件。再把src中所有*.c替换成*.o，实际上就是列出了所有.c文件(需要编译成.o文件)。

总结一下，从makefile的详细制作步骤中，我们可以学习到优化的过程，从中建立一种思想：对于扩展的需求，只需要去查找相应的规则用以进行编写，实现一次编码，多次使用，提升开发的效率。