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前言

• 前面的博客里我們講解了Linux開發工具自動化構建-make/Makefile里的基礎知識
• 接下來我們繼續講解Linux開發工具自動化構建-make/Makefile里的細節，make/Makefile的推導過程與擴展語法

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一、 make/Makefile的推導過程

1. 先看一個完整的Makefile示例

假設我們有一個名為myproc的程序，對應的Makefile內容如下

# 最終目標：生成可執行文件myproc，依賴于中間文件myproc.o
myproc: myproc.ogcc myproc.o -o myproc  # 通過鏈接myproc.o生成可執行文件myproc# 中間目標：生成目標文件myproc.o，依賴于匯編文件myproc.s
myproc.o: myproc.sgcc -c myproc.s -o myproc.o  # 將匯編文件myproc.s編譯為目標文件myproc.o# 中間目標：生成匯編文件myproc.s，依賴于預處理文件myproc.i
myproc.s: myproc.igcc -S myproc.i -o myproc.s  # 將預處理文件myproc.i轉換為匯編文件myproc.s# 中間目標：生成預處理文件myproc.i，依賴于源文件myproc.c
myproc.i: myproc.cgcc -E myproc.c -o myproc.i  # 對源文件myproc.c進行預處理，生成myproc.i# 偽目標：清理所有編譯過程中產生的中間文件和可執行文件
.PHONY: clean
clean:rm -f *.i *.s *.o myproc  # 刪除所有.i、.s、.o文件及myproc

執行make命令的輸出

• 當我們在終端輸入make后，會看到如下執行過程：

$ make
gcc -E myproc.c -o myproc.i  # 第一步：預處理
gcc -S myproc.i -o myproc.s  # 第二步：生成匯編
gcc -c myproc.s -o myproc.o  # 第三步：生成目標文件
gcc myproc.o -o myproc       # 第四步：鏈接生成可執行文件

整個過程就像“剝洋蔥”——從最終目標出發，逐層拆解依賴，直到找到最原始的源文件，再反向執行編譯命令。

• 下面我們詳細解釋make是如何一步步完成這個過程的。

2. make的工作流程

在默認情況下（即直接輸入make命令），工具的執行邏輯可以拆解為以下8個核心步驟：

（1）尋找Makefile文件

• make首先會在當前目錄下搜索名為Makefile或makefile的文件（注意大小寫敏感，推薦統一使用Makefile）。
• 如果找不到這兩個文件，會直接報錯“沒有規則可制作目標”。

（2）確定最終目標

找到Makefile后，make會將文件中第一個目標作為“最終目標”。

• 在上面的例子中，第一個目標是myproc（可執行文件）。
• 因此make的最終任務就是生成myproc。

（3） 檢查最終目標是否需要更新

確定最終目標后，make會通過兩個條件判斷是否需要生成/更新myproc：

• 若myproc不存在：直接執行后續命令生成它；
• 若myproc已存在：比較myproc和它的依賴文件myproc.o的修改時間。
• 如果myproc.o的修改時間比myproc晚（即myproc.o被更新過），則需要重新生成myproc；
• 反之，若myproc比myproc.o新，說明myproc已是最新，無需操作。

小技巧：可以用touch 文件名命令手動更新文件的修改時間（比如touch myproc.o），測試make是否會重新執行命令。

（4） 從最終目標到中間文件

如果myproc需要更新（或不存在），make會檢查它的依賴myproc.o：

• 若myproc.o不存在：在Makefile中尋找以myproc.o為目標的規則（即myproc.o: myproc.s這一行），然后根據規則生成myproc.o；
• 若myproc.o已存在：同樣比較myproc.o和它的依賴myproc.s的修改時間，判斷是否需要重新生成myproc.o。

這個過程會逐層遞歸：

• 檢查myproc.s是否存在/需要更新 → 依賴myproc.i；
• 檢查myproc.i是否存在/需要更新 → 依賴myproc.c（源代碼文件）。

直到找到最底層的依賴myproc.c——這是我們手動編寫的源文件，必須存在（如果myproc.c缺失，make會直接報錯退出）。

（5） 反向執行命令：從源文件到最終目標

當確認所有依賴都已處理后，make會按照依賴鏈的反向順序執行命令：

1. 先執行gcc -E myproc.c -o myproc.i：將源文件myproc.c預處理為myproc.i；
2. 再執行gcc -S myproc.i -o myproc.s：將myproc.i編譯為匯編文件myproc.s；
3. 接著執行gcc -c myproc.s -o myproc.o：將myproc.s匯編為目標文件myproc.o；
4. 最后執行gcc myproc.o -o myproc：將myproc.o鏈接為可執行文件myproc。

整個過程就像“鏈式反應”——只有前一個中間文件生成后，才能執行下一個步驟。

（6） 遇到錯誤立即停止

在依賴檢查或命令執行過程中，若出現以下情況，make會直接退出并報錯：

• 某個依賴文件（如myproc.c）不存在；
• 命令執行失敗（如編譯錯誤，返回非0狀態碼）。

但需要注意：make只負責檢查“依賴是否存在”和“命令是否執行”，不負責檢查命令的語法正確性（比如把gcc寫成g++，make會執行命令但因錯誤退出）。

（7） 核心邏輯：只做“必要的事”

make的高效性體現在“增量編譯”——它只會重新生成“過時”的文件。例如：

• 若只修改了myproc.c：make會重新生成myproc.i、myproc.s、myproc.o和myproc；
• 若只修改了myproc.s：make只會重新生成myproc.o和myproc，無需處理myproc.i和myproc.c；
• 若所有文件都未修改：make會直接提示“myproc已是最新”，不執行任何命令。

二、make/Makefile的擴展語法

• 剛開始寫 Makefile 時，我們可能會像下面這樣寫

code: code.ogcc code.o -o code  # 鏈接：把 .o 變成可執行文件code.o: code.sgcc -c code.s -o code.o  # 匯編：.s 變 .ocode.s: code.igcc -S code.i -o code.s  # 編譯：.i 變 .scode.i: code.cgcc -E code.c -o code.i  # 預處理：.c 變 .iclean:rm -f *.i *.s *.o code  # 清理垃圾文件

這看起來還行，但問題大了：

• 如果你把 code.c 改名叫 main.c，上面所有提到 code 的地方都得改，漏一個就報錯。
• 要是我們加了個新文件 tool.c，又得復制粘貼一堆規則，累得慌。

1. 變量的妙用

如果把經常用的文件名、命令起個外號，改的時候只改外號，是不是就方便了？

• 這就是變量的作用。

比如下面這樣：

BIN=code  # 給可執行文件起個外號叫 BIN
CC=gcc    # 給編譯器起個外號叫 CC
SRC=code.c  # 給源文件起個外號叫 SRC
FLAGS=-o   # 給輸出參數起個外號叫 FLAGS
RM=rm -f   # 給刪除命令起個外號叫 RM$(BIN):$(SRC)  # 用外號代替具體名字$(CC) $(FLAGS) $(BIN) $(SRC)  # 相當于 gcc -o code code.cclean:$(RM) $(BIN)  # 相當于 rm -f code

• 現在如果要改文件名，比如把 code.c 改成 main.c，只需要改 SRC=main.c 就行，其他地方不用動。

2. 自動變量

有時候規則里的文件名會重復。

• 比如 gcc -o code code.o 里，code 出現了兩次。要是文件名很長，寫起來超麻煩。這時候“自動變量”就派上用場了，它們能自動代表規則里的目標或依賴文件。

常用的有三個：

• $@：代表當前規則的“目標文件”（比如上面的 code）。
• $^：代表當前規則的“所有依賴文件”（比如上面的 code.o）。
• $<：代表當前規則的“第一個依賴文件”（比如只有一個依賴時，和 $^ 一樣）。

舉個例子：

$(BIN):$(OBJ)    $(CC) -o $@ $^  # 相當于 gcc -o code code.o（$@ 是 code，$^ 是 code.o）@echo "正在把 $^ 變成 $@"  # 會打印：正在把 code.o 變成 code%.o:%.c  # 后面會講這個，先關注自動變量$(CC) -c $<  # 相當于 gcc -c code.c（$< 是 code.c）@echo "正在把 $< 變成 $@"  # 會打印：正在把 code.c 變成 code.o

是不是像用了“占位符”？不用手寫具體文件名，Makefile 自動幫你填，少寫好多字。

3. 批量處理

如果你的項目有多個 .c 文件（比如 a.c、b.c、c.c），總不能每個都寫一條編譯規則吧？這時候就需要“模式規則”和“通配符”來批量干活。

（1）模式規則：一鍵編譯所有 .c 文件

模式規則用 % 當通配符，比如 %.o: %.c 表示：“所有 .o 文件都由對應的 .c 文件生成”。

%.o: %.c  # 只要有 x.c，就自動生成 x.o$(CC) -c $< -o $@  # 對每個 .c 文件執行：gcc -c x.c -o x.o

%.o: %.c  # 只要有 x.c，就自動生成 x.o

現在不管你有 a.c、b.c 還是 c.c，這條規則都能自動處理，不用一個一個寫！

（2）通配符函數：自動找文件、改名字

還有兩個超實用的工具：

• wildcard：幫你找出所有符合條件的文件。比如 SRC=$(wildcard *.c)，它會自動收集當前文件夾里所有 .c 文件，不管有多少個。
• patsubst：幫你批量改文件名。比如 OBJ=$(patsubst %.c,%.o,$(SRC))，意思是“把 SRC 里所有 .c 結尾的文件，改成 .o 結尾”。

舉個例子：如果當前有 a.c、b.c，那么：

SRC=$(wildcard *.c)  # SRC 就等于 "a.c b.c"
OBJ=$(SRC:.c=.o)     # 這是上面那句的簡寫，OBJ 就等于 "a.o b.o"

這下不用手動列所有文件了，Makefile 會自動幫你找齊。

4. 高級小技巧

命令前的 @ 和 -

• 命令前加 @：只顯示命令的結果，不顯示命令本身。比如 @echo "編譯中..."，只會打印“編譯中…”，不會顯示 echo "編譯中..."，看起來更清爽。
• 命令前加 -：就算命令執行失敗，也繼續往下跑。比如 -rm -f *.o，就算沒有 .o 文件，也不會報錯中斷。

5. 完整示例

最后來看一個能應付大多數小項目的 Makefile，我們一步步拆開看：

BIN=proc  # 可執行文件名叫 proc
CC=gcc    # 用 gcc 編譯
SRC=$(wildcard *.c)  # 自動找所有 .c 文件
OBJ=$(SRC:.c=.o)     # 把 .c 換成 .o，比如 a.c → a.o
LFLAGS=-o  # 鏈接時的輸出參數
FLAGS=-c   # 編譯時的參數（-c 表示只編譯不鏈接）
RM=rm -f   # 刪除命令# 第一步：鏈接所有 .o 文件，生成可執行文件 proc
$(BIN):$(OBJ)    @$(CC) $(LFLAGS) $@ $^  # 相當于 gcc -o proc a.o b.o（自動找所有 .o）@echo "鏈接完成：把 $^ 變成了 $@"    # 第二步：編譯每個 .c 文件成 .o 文件
%.o:%.c                            @$(CC) $(FLAGS) $<  # 相當于 gcc -c a.c（自動處理每個 .c）@echo "編譯中：$< → $@"# 聲明偽目標
.PHONY: clean test
clean:  # 清理垃圾文件$(RM) $(OBJ) $(BIN)  # 刪除所有 .o 和 proc@echo "清理完畢！"test:  # 測試變量內容@echo "源文件列表：$(SRC)" @echo "目標文件列表：$(OBJ)"

這個 Makefile 會干以下事情：

1. 自動找出當前文件夾所有 .c 文件（比如 a.c、b.c）。
2. 自動算出需要生成的 .o 文件（a.o、b.o）。
3. 逐個把 .c 編譯成 .o（不用手動寫每個規則）。
4. 把所有 .o 鏈接成可執行文件 proc。
5. 提供 make clean 清理垃圾，make test 查看文件列表。

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以上就是這篇博客的全部內容，下一篇我們將繼續探索Linux的更多精彩內容。

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