【Linux系統編程】項目自動化構建工具make/Makefile

介紹：

? ? ? ??make和Makefile是用于編譯和構建C/C++程序的工具和文件。Makefile是一個文本文件，其中包含了編譯和構建程序所需的規則和指令。它告訴make工具如何根據源代碼文件生成可執行文件，里面保存的是依賴關系和依賴方法。make是一個命令行工具，用于根據Makefile文件中定義的依賴關系和依賴方法來生成程序。

make/Makefile的使用：

? ? ? ? 在使用此構建工具時，首先，我們要建立一個名稱為 Makefile或makefile 文件，這里要注意的是名稱是固定的，不可更改。建立之后就要進入vim編輯步驟，輸入依賴關系和依賴方法來對指定程序進行指令控制。

? ? ? ? 下面，我們使用最簡單的gcc編譯操作來對C語言源文件程序進行控制。

[zhu@zhujunhao ~]$ vim Makefile
[zhu@zhujunhao ~]$ cat Makefile
code.exe:code.c? ? ? ?#第一行叫做依賴關系，即對文件code.c進行操作
?? ?gcc code.c -o code.exe? ?#第二行叫做依賴方法，該方法對code.c文件進行編譯
[zhu@zhujunhao ~]$ make? #直接make，開始執行Makefile文件中指令
gcc code.c -o code.exe? ?#Makefile 的依賴方法操作
[zhu@zhujunhao ~]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ?181 Dec ?7 09:15 code.c
-rwxrwxr-x 1 zhu zhu 8360 Dec ?7 17:02 code.exe? ?#make形成可執行文件code.exe
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ?827 Dec ?5 14:52 install.sh
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ? 40 Dec ?7 17:01 Makefile

? ? ??其中，依賴關系是所要針對的文件，上面依賴關系?code.exe:code.c 中的 mybin 叫做目標文件，make 操作的就是此文件，code.c?叫做依賴文件列表，兩者之間用 “ :?” 分割。依賴方法是要對此文件進行指令操作，上面的依賴方法?gcc code.c -o code.exe 是對code.c文件進行編譯處理。

? ? ? ? 這里要注意的是，當我們使用make后，就不能再次使用make對其進行編輯。這時我們需在Makefile文件中對相關東西進行清理工作。如下：

[zhu@zhujunhao ~]$ vim Makefile
[zhu@zhujunhao ~]$ cat Makefile
clear:? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?#定義clear的依賴關系
?? ?rm -f code.exe? ?? ? ?#clear對應的依賴方法
code.exe:code.c? ? ? ? #定義目標文件code.exe依賴關系
?? ?gcc code.c -o code.exe? ? ? ?#code.exe的依賴方法
[zhu@zhujunhao ~]$ make? ? ?#默認執行第一個依賴關系所對應的依賴方法。
rm -f code.exe
[zhu@zhujunhao ~]$ ll
total 12
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu 181 Dec ?7 09:15 code.c
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu 827 Dec ?5 14:52 install.sh
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ?65 Dec ?7 18:04 Makefile

[zhu@zhujunhao ~]$ make code.exe? ? ?#進行說明執行第二個依賴關系所對應的依賴方法
gcc code.c -o code.exe
[zhu@zhujunhao ~]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ?181 Dec ?7 09:15 code.c
-rwxrwxr-x 1 zhu zhu 8360 Dec ?7 18:05 code.exe
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ?827 Dec ?5 14:52 install.sh
-rw-rw-r-- 1 zhu zhu ? 65 Dec ?7 18:04 Makefile

? ? ? ? 這里需注意，Makefile 定義的依賴關系中的 “目標文件” 不一定非要是文件，主要作用在于依賴方法，比如上面的?clear?功能就是刪除文件操作。這里的 “目標文件” 是一個抽象的概念。

? ? ? ? Makefile和make 形成目標文件的時候，默認是從上到下掃描Makefile文件的，若不加以說明，默認形成的是第一個目標文件。

? ? ? ? 上面說到 make 只能編譯一次。但是我們發現，當修改源文件時，可再次進行 make 編輯，這是因為make會根據文件所對應時間的修改而再次進行編輯。使用 stat [文件或目錄] 可查看【文件或目錄i】所對應的詳細時間記錄。

[zhu@zhujunhao ~]$ stat code.c? ? ? ? ?#查看code.c文件所對應的時間記錄
? File: ‘code.c’
? Size: 181 ? ? ? ?? ?Blocks: 8 ? ? ? ? ?IO Block: 4096 ? regular file
Device: fd01h/64769d?? ?Inode: 1052177 ? ? Links: 1
Access: (0664/-rw-rw-r--) ?Uid: ( 1001/ ? ? zhu) ? Gid: ( 1001/ ? ? zhu)
Access: 2023-12-07 09:15:21.064989027 +0800
Modify: 2023-12-07 09:15:21.060988852 +0800
Change: 2023-12-07 09:15:21.060988852 +0800
?Birth: -

? ? ? ? 這里，所對應的時間為Access、Modify、Change三個記錄。其中，Access是最近一次對文件進行訪問(即讀文件)的時間，Modify是最近一次對文件內容進行修改的時間，Change是最近一次對文件屬性進行修改的時間。要注意的是Access所對應的文件訪問的時間不是每次訪問都會更新，在短時間內頻繁的訪問系統不會更新。這樣保證了不會對系統帶來太大的負擔。

文件時間：

? ? ? ? make編輯文件時查看文件所對應的時間查看的是Modify所對應的時間，也就是說只要Modify所對應的時間被修改，make即可再次進行編輯。這里，我們可使用 touch [文件] 指令，當不存在【文件】時將會創建文件，當存在【文件】時將會全部更新文件所對應的時間。

Makefile/makefile語法使用：? ? ? ?

1，.PHONY的使用

????????當我們不想改變文件所對應的時間時進行連續編譯，這時需要在Makefile/makefile文件中進行.PHONY修飾偽目標。

[zhu@zhujunhao ~]$ vim Makefile
[zhu@zhujunhao ~]$ cat Makefile
.PHONY:code.exe ? ?#修飾code.exe目標文件，成為一個偽目標，使其總是可以被執行
clean:? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? #我們也可用.PHONY修飾clean目標，即.PHONY:clean，使其總是執行
?? ?rm -f code.exe
code.exe:code.c ?
?? ?gcc code.c -o code.exe
[zhu@zhujunhao ~]$ make code.exe
gcc code.c -o code.exe
[zhu@zhujunhao ~]$ make code.exe
gcc code.c -o code.exe
[zhu@zhujunhao ~]$ make code.exe
gcc code.c -o code.exe

2，名稱的替換

????????在Makefile/makefile文件中可用 “ = ” 進行名稱替換工作，使用別名時只需用 $(別名) 進行替換即可，如下：

#使用 = 進行名稱的替換
? ?g=gcc
? ?o=-o
? ?c=code.c
? ?exe=code.exe

#使用別名替換，即：$(別名)
? ?.PHONY:$(exe) ? ?#修飾code.exe目標文件，成為一個偽目標，使其總是可以被執行
? ?clean:
? ? ? ?rm -f $(exe)
? ?$(exe):$(c) ?
??? ? ?gcc $^ $(o) $@ ? # $@代表目標文件，$^代表依賴文件列表 ? ??

3，語法推導

? ? ? ? 在Makefile/makefile中，若存在多個依賴關系，當make運行其中一個依賴關系的依賴方法時，系統會先判斷依賴關系中對應的依賴文件列表，并且對應的依賴文件不存在時，將會自動往下繼續尋找，直到找到指定的命令來生成這個目標文件，若找不到，系統將會報出異常；若找到了，系統將會往上不斷返回執行對應的指令，以便生成這個目標文件。如下：

[zhu@zhujunhao ~]$ vim makefile
[zhu@zhujunhao ~]$ cat makefile
code.exe:code.o
?? ?gcc $^ -o $@
code.o:code.s
?? ?gcc -c $^ -o $@
code.s:code.i
?? ?gcc -S $^ -o $@
code.i:code.c
?? ?gcc -E $^ -o $@

以上的makefile的工作流程是這樣的：

首先，當你運行?make code.exe時，make會檢查?code.exe是否已經存在。如果存在，make就不會重新編譯。如果不存在，make會找到它的依賴文件code.o，若依賴文件code.o 不存在，系統將往下查找，運行指定的命令來生成這個目標文件。這個過程會一直繼續，直到所有的目標文件都被生成。
然后，對于每個目標文件，makefile都會檢查是否所有的依賴文件都已經被更新。如果是，那么目標文件就會被重新編譯。這個過程會一直繼續，直到所有的目標文件都被更新。?如果命令失敗了或全部指令運行完之后目標文件還沒有被更新，make會停止并顯示錯誤信息。

? ? ? ?總的來說，makefile定義了如何將C語言源代碼code.c編譯成可執行文件code.exe的過程。在編譯過程中，它首先將C語言源代碼預處理為中間文件code.i，然后將中間文件編譯為匯編文件code.s，接著將匯編文件code.s編譯成二進制文件code.o，最后將二進制文件鏈接為可執行文件code.exe。