Linux/Unix環(huán)境下的make命令詳解
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但令人遺憾的是，在許多講述Linux應(yīng)用的書籍上都沒有詳細(xì)介紹這個(gè)功能強(qiáng)大但又非常復(fù)雜的編譯工具。在這里我就向大家詳細(xì)介紹一下make及其描述文件makefile。
Makefile文件
Make 工具最主要也是最基本的功能就是通過makefile文件來描述源程序之間的相互關(guān)系并自動(dòng)維護(hù)編譯工作。而makefile 文件需要按照某種語法進(jìn)行編寫，文件中需要說明如何編譯各個(gè)源文件并連接生成可執(zhí)行文件，并要求定義源文件之間的依賴關(guān)系。makefile 文件是許多編譯器--包括 Windows NT 下的編譯器--維護(hù)編譯信息的常用方法，只是在集成開發(fā)環(huán)境中，用戶通過友好的界面修改 makefile 文件而已。
在 UNIX 系統(tǒng)中，習(xí)慣使用 Makefile 作為 makfile 文件。如果要使用其他文件作為 makefile，則可利用類似下面的 make 命令選項(xiàng)指定 makefile 文件：
$ make -f Makefile.debug
例如，一個(gè)名為prog的程序由三個(gè)C源文件filea.c、fileb.c和filec.c以及庫(kù)文件LS編譯生成，這三個(gè)文件還分別包含自己的頭文件 a.h 、b.h和c.h。通常情況下，C編譯器將會(huì)輸出三個(gè)目標(biāo)文件filea.o、fileb.o和filec.o。假設(shè)filea.c和fileb.c都要聲明用到一個(gè)名為defs的文件，但filec.c不用。即在filea.c和fileb.c里都有這樣的聲明：
#include defs
那么下面的文檔就描述了這些文件之間的相互聯(lián)系:
#It is a example for describing makefile
prog : filea.o fileb.o filec.o
cc filea.o fileb.o filec.o -LS -o prog
filea.o : filea.c a.h defs
cc -c filea.c
fileb.o : fileb.c b.h defs
cc -c fileb.c
filec.o : filec.c c.h
cc -c filec.c
這個(gè)描述文檔就是一個(gè)簡(jiǎn)單的makefile文件。
從上面的例子注意到，第一個(gè)字符為 # 的行為注釋行。第一個(gè)非注釋行指定prog由三個(gè)目標(biāo)文件filea.o、fileb.o和filec.o鏈接生成。第三行描述了如何從prog所依賴的文件建立可執(zhí)行文件。接下來的4、6、8行分別指定三個(gè)目標(biāo)文件，以及它們所依賴的.c和.h文件以及defs文件。而5、7、9行則指定了如何從目標(biāo)所依賴的文件建立目標(biāo)。
當(dāng)filea.c或a.h文件在編譯之后又被修改，則 make 工具可自動(dòng)重新編譯filea.o，如果在前后兩次編譯之間，filea.C 和a.h 均沒有被修改，而且 test.o 還存在的話，就沒有必要重新編譯。這種依賴關(guān)系在多源文件的程序編譯中尤其重要。通過這種依賴關(guān)系的定義，make 工具可避免許多不必要的編譯工作。當(dāng)然，利用 Shell 腳本也可以達(dá)到自動(dòng)編譯的效果，但是，Shell 腳本將全部編譯任何源文件，包括哪些不必要重新編譯的源文件，而 make 工具則可根據(jù)目標(biāo)上一次編譯的時(shí)間和目標(biāo)所依賴的源文件的更新時(shí)間而自動(dòng)判斷應(yīng)當(dāng)編譯哪個(gè)源文件。
Makefile文件作為一種描述文檔一般需要包含以下內(nèi)容:
◆ 宏定義
◆ 源文件之間的相互依賴關(guān)系
◆ 可執(zhí)行的命令
Makefile中允許使用簡(jiǎn)單的宏指代源文件及其相關(guān)編譯信息，在Linux中也稱宏為變量。在引用宏時(shí)只需在變量前加$符號(hào)，但值得注意的是，如果變量名的長(zhǎng)度超過一個(gè)字符，在引用時(shí)就必須加圓括號(hào)（）。
下面都是有效的宏引用：
$(CFLAGS)
$2
$Z
$(Z)
其中最后兩個(gè)引用是完全一致的。
需要注意的是一些宏的預(yù)定義變量，在Unix系統(tǒng)中，$*、$@、$?和$四個(gè)特殊宏的值在執(zhí)行命令的過程中會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，而在GNU make中則定義了更多的預(yù)定義變量。關(guān)于預(yù)定義變量的詳細(xì)內(nèi)容，宏定義的使用可以使我們脫離那些冗長(zhǎng)乏味的編譯選項(xiàng)，為編寫makefile文件帶來很大的方便。
# Define a macro for the object files
OBJECTS= filea.o fileb.o filec.o
# Define a macro for the library file
LIBES= -LS
# use macros rewrite makefile
prog: $(OBJECTS)
cc $(OBJECTS) $(LIBES) -o prog
……
此時(shí)如果執(zhí)行不帶參數(shù)的make命令，將連接三個(gè)目標(biāo)文件和庫(kù)文件LS；但是如果在make命令后帶有新的宏定義：
make LIBES= -LL -LS
則命令行后面的宏定義將覆蓋makefile文件中的宏定義。若LL也是庫(kù)文件，此時(shí)make命令將連接三個(gè)目標(biāo)文件以及兩個(gè)庫(kù)文件LS和LL。
在Unix系統(tǒng)中沒有對(duì)常量NULL作出明確的定義，因此我們要定義NULL字符串時(shí)要使用下述宏定義：
STRINGNAME=
Make命令
在make命令后不僅可以出現(xiàn)宏定義，還可以跟其他命令行參數(shù)，這些參數(shù)指定了需要編譯的目標(biāo)文件。其標(biāo)準(zhǔn)形式為：
target1 [target2 …]:[:][dependent1 …][;commands][#…]
[(tab) commands][#…]
方括號(hào)中間的部分表示可選項(xiàng)。Targets和dependents當(dāng)中可以包含字符、數(shù)字、句點(diǎn)和/符號(hào)。除了引用，commands中不能含有#,也不允許換行。
在通常的情況下命令行參數(shù)中只含有一個(gè):，此時(shí)command序列通常和makefile文件中某些定義文件間依賴關(guān)系的描述行有關(guān)。如果與目標(biāo)相關(guān)連的那些描述行指定了相關(guān)的command序列，那么就執(zhí)行這些相關(guān)的command命令，即使在分號(hào)和(tab)后面的aommand字段甚至有可能是 NULL。如果那些與目標(biāo)相關(guān)連的行沒有指定command，那么將調(diào)用系統(tǒng)默認(rèn)的目標(biāo)文件生成規(guī)則。
如果命令行參數(shù)中含有兩個(gè)冒號(hào)::，則此時(shí)的command序列也許會(huì)和makefile中所有描述文件依賴關(guān)系的行有關(guān)。此時(shí)將執(zhí)行那些與目標(biāo)相關(guān)連的描述行所指向的相關(guān)命令。同時(shí)還將執(zhí)行build-in規(guī)則。
如果在執(zhí)行command命令時(shí)返回了一個(gè)非0的出錯(cuò)信號(hào)，例如makefile文件中出現(xiàn)了錯(cuò)誤的目標(biāo)文件名或者出現(xiàn)了以連字符打頭的命令字符串，make操作一般會(huì)就此終止，但如果make后帶有-i參數(shù)，則make將忽略此類出錯(cuò)信號(hào)。
Make命本身可帶有四種參數(shù)：標(biāo)志、宏定義、描述文件名和目標(biāo)文件名。其標(biāo)準(zhǔn)形式為：
Make [flags] [macro definitions] [targets]
Unix系統(tǒng)下標(biāo)志位flags選項(xiàng)及其含義為：
-f file 指定file文件為描述文件，如果file參數(shù)為-符，那么描述文件指向標(biāo)準(zhǔn)輸入。如果沒有-f參數(shù)，則系統(tǒng)將默認(rèn)當(dāng)前目錄下名為 makefile或者名為Makefile的文件為描述文件。在Linux中， GNU make 工具在當(dāng)前工作目錄中按照GNUmakefile、makefile、Makefile的順序搜索 makefile文件。
-i 忽略命令執(zhí)行返回的出錯(cuò)信息。
-s 沉默模式，在執(zhí)行之前不輸出相應(yīng)的命令行信息。
-r 禁止使用build-in規(guī)則。
-n 非執(zhí)行模式，輸出所有執(zhí)行命令，但并不執(zhí)行。
-t 更新目標(biāo)文件。
-q make操作將根據(jù)目標(biāo)文件是否已經(jīng)更新返回0或非0的狀態(tài)信息。
-p 輸出所有宏定義和目標(biāo)文件描述。
-d Debug模式，輸出有關(guān)文件和檢測(cè)時(shí)間的詳細(xì)信息。
Linux下make標(biāo)志位的常用選項(xiàng)與Unix系統(tǒng)中稍有不同，下面我們只列出了不同部分：
-c dir 在讀取 makefile 之前改變到指定的目錄dir。
-I dir 當(dāng)包含其他 makefile文件時(shí)，利用該選項(xiàng)指定搜索目錄。
-h help文擋，顯示所有的make選項(xiàng)。
-w 在處理 makefile 之前和之后，都顯示工作目錄。
通過命令行參數(shù)中的target ，可指定make要編譯的目標(biāo)，并且允許同時(shí)定義編譯多個(gè)目標(biāo)，操作時(shí)按照從左向右的順序依次編譯target選項(xiàng)中指定的目標(biāo)文件。如果命令行中沒有指定目標(biāo)，則系統(tǒng)默認(rèn)target指向描述文件中第一個(gè)目標(biāo)文件。
通常，makefile 中還定義有 clean 目標(biāo)，可用來清除編譯過程中的中間文件，例如：
clean:
rm -f *.o
運(yùn)行 make clean 時(shí)，將執(zhí)行 rm -f *.o 命令，最終刪除所有編譯過程中產(chǎn)生的所有中間文件。
隱含規(guī)則
在make 工具中包含有一些內(nèi)置的或隱含的規(guī)則，這些規(guī)則定義了如何從不同的依賴文件建立特定類型的目標(biāo)。Unix系統(tǒng)通常支持一種基于文件擴(kuò)展名即文件名后綴的隱含規(guī)則。這種后綴規(guī)則定義了如何將一個(gè)具有特定文件名后綴的文件（例如.c文件），轉(zhuǎn)換成為具有另一種文件名后綴的文件（例如.o文件）：
.c:.o
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c -o $@ $
系統(tǒng)中默認(rèn)的常用文件擴(kuò)展名及其含義為：
.o 目標(biāo)文件
.c C源文件
.f FORTRAN源文件
.s 匯編源文件
.y Yacc-C源語法
.l Lex源語法
在早期的Unix系統(tǒng)系統(tǒng)中還支持Yacc-C源語法和Lex源語法。在編譯過程中，系統(tǒng)會(huì)首先在makefile文件中尋找與目標(biāo)文件相關(guān)的.C文件，如果還有與之相依賴的.y和.l文件，則首先將其轉(zhuǎn)換為.c文件后再編譯生成相應(yīng)的.o文件；如果沒有與目標(biāo)相關(guān)的.c文件而只有相關(guān)的.y文件，則系統(tǒng)將直接編譯.y文件。
而GNU make 除了支持后綴規(guī)則外還支持另一種類型的隱含規(guī)則--模式規(guī)則。這種規(guī)則更加通用，因?yàn)榭梢岳媚Ｊ揭?guī)則定義更加復(fù)雜的依賴性規(guī)則。模式規(guī)則看起來非常類似于正則規(guī)則，但在目標(biāo)名稱的前面多了一個(gè) % 號(hào)，同時(shí)可用來定義目標(biāo)和依賴文件之間的關(guān)系，例如下面的模式規(guī)則定義了如何將任意一個(gè) file.c 文件轉(zhuǎn)換為 file.o 文件：
%.c:%.o
$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -c -o $@ $
#EXAMPLE#
下面將給出一個(gè)較為全面的示例來對(duì)makefile文件和make命令的執(zhí)行進(jìn)行進(jìn)一步的說明，其中make命令不僅涉及到了C源文件還包括了Yacc語法。本例選自Unix Programmer's Manual 7th Edition, Volume 2A Page 283-284
下面是描述文件的具體內(nèi)容：
#Description file for the Make command
#Send to print
P=und -3 | opr -r2
#The source files that are needed by object files
FILES= Makefile version.c defs main.c donamc.c misc.c file.c dosys.c gram.y lex.c gcos.c
#The definitions of object files
OBJECTS= vesion.o main.o donamc.o misc.o file.o dosys.o gram.o
LIBES= -LS
LINT= lnit -p
CFLAGS= -O
make: $(OBJECTS)
cc $(CFLAGS) $(OBJECTS) $(LIBES) -o make
size make
$(OBJECTS): defs
gram.o: lex.c
cleanup:
-rm *.o gram.c
install:
@size make /usr/bin/make
cp make /usr/bin/make ; rm make
#print recently changed files
print: $(FILES)
pr $? | $P
touch print
test:
make -dp | grep -v TIME>1zap
/usr/bin/make -dp | grep -v TIME>2zap
diff 1zap 2zap
rm 1zap 2zap
lint: dosys.c donamc.c file.c main.c misc.c version.c gram.c
$(LINT) dosys.c donamc.c file.c main.c misc.c version.c gram.c
rm gram.c
arch:
ar uv /sys/source/s2/make.a $(FILES)
通常在描述文件中應(yīng)象上面一樣定義要求輸出將要執(zhí)行的命令。在執(zhí)行了make命令之后，輸出結(jié)果為：
$ make
cc -c version.c
cc -c main.c
cc -c donamc.c
cc -c misc.c
cc -c file.c
cc -c dosys.c
yacc gram.y
mv y.tab.c gram.c
cc -c gram.c
cc version.o main.o donamc.o misc.o file.o dosys.o gram.o -LS -o make
13188+3348+3044=19580b=046174b
最后的數(shù)字信息是執(zhí)行@size make命令的輸出結(jié)果。之所以只有輸出結(jié)果而沒有相應(yīng)的命令行，是因?yàn)锧size make命令以@起始，這個(gè)符號(hào)禁止打印輸出它所在的命令行。
描述文件中的最后幾條命令行在維護(hù)編譯信息方面非常有用。其中print命令行的作用是打印輸出在執(zhí)行過上次make print命令后所有改動(dòng)過的文件名稱。系統(tǒng)使用一個(gè)名為print的0字節(jié)文件來確定執(zhí)行print命令的具體時(shí)間，而宏$?則指向那些在print 文件改動(dòng)過之后進(jìn)行修改的文件的文件名。如果想要指定執(zhí)行print命令后，將輸出結(jié)果送入某個(gè)指定的文件，那么就可修改P的宏定義：
make print P= cat>zap
在Linux中大多數(shù)軟件提供的是源代碼，而不是現(xiàn)成的可執(zhí)行文件，這就要求用戶根據(jù)自己系統(tǒng)的實(shí)際情況和自身的需要來配置、編譯源程序后，軟件才能使用。只有掌握了make工具，才能讓我們真正享受到到Linux這個(gè)自由軟件世界的帶給我們無窮樂趣。
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