Linux：自动化构建 - make

make基本概念

make是一个用于自动化编译和构建过程的工具。它主要用于管理大型软件项目的构建过程,帮助开发者更高效地编译和部署代码，并减少人为错误的发生，这使得软件的编译和部署变得更加自动化和可靠。

其中make是一个命令，执行该命令需要当前操作目录下有一个名为makefile或者Makefile的文件，在makefile内部编写指令，随后就可以通过make快速执行一系列的指令了。

当前目录下有一个test.c文件，需要把该文件编译为可执行文件mybin。该过程就可以用make来自动执行。我先编写一个makefile，然后再讲解，代码如下：

mybin:test.cgcc -o mybin test.c
clean:rm -f mybin   

其中我们可以看到两条熟悉的指令：gcc -o mybin test.c，该指令完成把test.c文件编译为可执行文件mybin；rm -f mybin，该指令完成对mybin的删除。

有了这个文件后，我们就可以直接输入make，完成对test.c的编译：

一开始目录下只有makefile和test.c两个文件，执行指令make后，Linux自动执行了指令gcc -o mybin test.c，最后目录中就出现了编译好的可执行文件mybin。

我们也可以输入make clean，完成对mybin的删除：

执行make clean后，Linux自动执行了指令rm -f mybin，完成了mybin的删除。

看到其大致是如何执行后，我现在讲解以上代码中各个部分的作用是啥。

mybin:test.cgcc -o mybin test.c

• mybin:test.c：这个由两个文件名通过一个:隔开的整体，叫做依赖关系。左侧的mybin叫做目标文件，右侧的test.c叫做依赖文件列表。
• gcc -o mybin test.c：这个语句叫做依赖方法。

那么依赖关系，目标文件，依赖文件列表，依赖方法之间有什么关系呢？

1. 目标文件:

   • 目标文件是 make 命令要生成的文件,通常是可执行程序、库文件或中间目标文件。
   • 每个目标文件都有一条或多条命令来生成它。
   • 目标文件可以有多个依赖文件,这些依赖文件共同决定了目标文件的生成过程。

2. 依赖文件列表:

   • 依赖文件列表描述了目标文件所依赖的输入文件,如源代码文件、头文件、库文件等。
   • 依赖文件列表告诉 make 哪些文件的变化会导致目标文件需要重新生成。
   • 依赖文件列表可以包含多个文件,用空格分隔。

3. 依赖关系:

   • 目标文件与其依赖文件之间形成依赖关系。
   • 如果依赖文件中任何一个文件发生变化,目标文件就需要重新生成。
   • 依赖关系可以形成层次结构,实现文件之间的层次依赖。

4. 依赖方法:

   • 依赖方法是生成目标文件所需执行的命令。
   • 依赖方法通常是 shell 命令,用于编译、链接等操作。
   • 依赖方法可以包含多条命令,每条命令用回车分隔。

这里要注意，依赖方法前面必须用一个Tab键隔开，不可以是四个空格。

再看到后半段：

clean:rm -f mybin   

该代码中，目标文件是clean，没有依赖文件列表，依赖关系是删除mybin的指令。只要执行make clean就会执行后面的代码rm -f mybin ，从而实现文件的删除。

左侧的目标文件clean叫做伪目标，伪目标是 make 中的一种特殊目标，它不对应任何文件，只是用来执行一些命令。常见的伪目标有 all、clean、install 等。

那么现在有一个问题，为什么执行mybin:test.c直接使用make就可以，但是make clean才能执行clean呢？

当make后面不接任何内容时，则在makefile中从上往下查找，找到第一个依赖关系执行

现有如下makefile：

mybin:test.ogcc -o mybin test.o
test.o:test.sgcc -c -o test.o test.s
test.s:test.igcc -S -o test.s test.i
test.i:test.cgcc -E -o test.i test.cclean:rm -f test.i test.s test.o mybin

该文件完成了一个连续的C语言程序编译链接过程，但是其有一个问题在于，C语言编译过程应该依次生成.i，.s，.o文件，最后生成mybin。第一条依赖关系执行的时候，就缺少test.o文件，第二条依赖关系缺少test.s文件，以此类推，整个编译过程都是反的。那么该makefile可以执行成功吗？

我们试试：

可以看到，其执行成功了，这是为什么？我只输入了make指令，按理来说应该只执行第一条依赖关系，为什么除了clean的所有依赖关系都被执行了？

make会根据文件的依赖关系进行自动推导，以正确的顺序执行各个依赖关系

比如说一开始mybin缺少了test.o，于是make去makefile中查找，发现test.o:test.s的依赖关系可以生成test.o于是先执行该依赖关系。但是test.o:test.s的依赖关系缺少test.s，就再去找生成test.s的依赖关系，以此类推。

makefile语法

以上我们只简单讲解了一个基本的makefile例子，来帮助大家理解make，现在我们来讲解更多的makefile语法。

首先，在makefile中，指令内部的目标文件可以用$@代替，依赖文件列表可以用$^代替：

mybin:test.cgcc -o $@ $^  

在这里gcc -o $@ $^ 和gcc -o mybin test.c 是一样的。

变量

在makefile中，是可以定义变量的，只需要用一个等号进行赋值即可：

bin=mybin
src=test.c

此时bin的值就是mybin，src的值就是test.c，想要使用这个变量，就在对应的地方以$(变量名)的形式代替即可，这个变量可以放在任何地方，包括指令内部，依赖关系中等等。

比如下面这样：

bin=mybin
src=test.c$(bin):$(src)gcc -o $(bin) $(src)clean:rm -f $(bin)

任何需要test.c和mybin的地方，都可以改为$(bin)和$(src)。

PHONY

讲解PHONY前，我们看到一个问题：

现在我们每次make都会生成一个mybin文件，如果直接gcc -o mybin test.c，那么新生成的mybin文件会覆盖原先的文件。但是make执行的指令，会进行一次检查，如果源文件test.c没有进行更新，那么make就会拒绝再次编译这个文件，因为编译出来的结果是一样的，导致mybin无法连续编译两次。

也就是上图中我们连续两次make，第二次拒绝了我们的原因。

PHONY在Makefile中是一个非常有用的特殊目标。当make执行到PHONY目标时，它会无条件执行该目标下定义的命令，而不会检查是否有同名的文件在。

因此我们就可以对mybin使用这个PHONY，让它强制执行命令，不论当前目录下有没有mybin。

修饰语法：

.PHONY:xxx

此时xxx对应的命令就会被强制执行。

makefile写法：

.PHONY:mybin
mybin:test.cgcc -o mybin test.c

此时mybin每次都会强制执行命令，不论之前是否存在mybin文件了。

但是这并不是PHONY的主要用途，其主要用于修饰伪目标。比如伪目标clean，如果当前目录下刚好有一个叫做clean的文件，那么clean作为一个目标文件，就有可能会被make禁止执行。可是我们的clean作为一个伪目标，其目的不是生成一个clean文件，而是执行命令，因此要用PHONY来强制执行clean对应的命令：

.PHONY: clean
clean:rm -rf *.o

在这里，clean是一个PHONY目标，即使当前目录下有一个名为clean的文件，make clean也会执行删除操作，而不是试图构建clean文件。