makefile 編寫規則

1.概念

1.1 什么是makefile

Makefile 是一種文本文件，用于描述軟件項目的構建規則和依賴關系，通常用于自動化軟件構建過程。它包含了一系列規則和指令，告訴構建系統如何編譯和鏈接源代碼文件以生成最終的可執行文件、庫文件或者其他目標文件。

1.2 使用makefile的優點

Makefile 主要用于管理大型項目的構建過程，它可以：

自動檢測源代碼文件的變化，只編譯發生變化的文件，以提高構建效率。
根據依賴關系自動構建所需的目標文件，無需手動管理編譯順序。
支持通過簡單的命令來進行構建、清理和其他任務，提高了項目的可維護性和可重復性。
可以輕松地添加自定義的構建規則和操作，滿足特定項目的需求。

Makefile 使用一種稱為 Make 的構建工具來解析和執行其中的規則。Make 工具會根據 Makefile 中定義的規則和依賴關系，確定需要重新構建的目標文件，并執行相應的命令來完成構建過程。

2.演變的過程

2.1 gcc編譯

在我們平常linux下編譯文件的時候通過gcc全部編譯鏈接生成可執行的文件

這樣編譯導致的后果是每次改動某一個代碼，其他文件都要跟著編譯，非常的繁瑣每次，那我們有什么更簡單的方法嗎，有

2.2 gcc單個文件編譯后鏈接

很明顯，大家已經看到了，雖然有一點優化，但不多。這也是不可取的。這時候在linux編譯鏈接的時候就出現了makefile文件。

2.3 Makefile的工作原理

Makefile 的工作原理主要涉及兩個部分：規則（rules）和依賴關系（dependencies）。Makefile 中包含了一系列規則，每個規則描述了如何生成一個或多個目標文件，并指定了生成目標文件所需的依賴文件和生成命令。Make 工具會根據這些規則來自動執行構建過程。
下面是 Makefile 的工作原理的詳細解釋：

1.目標和依賴關系定義：

Makefile 中的每個規則由一個或多個目標（targets）和其對應的依賴關系（dependencies）組成。目標通常是文件名，代表生成的目標文件或執行的操作。依賴關系是目標文件所依賴的文件列表，通常是源文件或其他目標文件。
每個規則的格式通常為

?target: dependenciescommand

target?是目標文件或操作的名稱，dependencies?是生成?target?所需的依賴文件列表，command?是生成?target?的命令。
? 檢查文件時間戳：
- 在執行 Makefile 時，Make 工具會檢查每個目標文件和其依賴文件的時間戳，以確定哪些文件需要重新生成。
- 如果目標文件不存在，或者其時間戳早于任何一個依賴文件的時間戳，那么 Make 工具會執行生成目標文件的命令。
- 執行生成命令：
  - 當確定需要重新生成目標文件時，Make 工具會執行該目標的生成命令。生成命令通常是編譯源文件、鏈接目標文件或執行其他操作的命令。
  - Make 工具會按照 Makefile 中規定的順序依次執行每個目標的生成命令，直到所有目標文件都被成功生成。
- 遞歸處理依賴：
  - 如果一個目標文件的依賴文件也是其他目標文件，則 Make 工具會遞歸處理這些依賴關系，確保所有依賴文件都被生成。
- 增量構建：
  - Make 工具會根據文件的時間戳判斷哪些文件需要重新生成，從而實現增量構建。只有發生了變化的文件及其依賴文件才會重新生成，提高了構建效率。
- 通過這樣的方式，Makefile 提供了一種簡潔而有效的方法來管理項目的構建過程，自動化了源代碼的編譯、鏈接和其他構建操作，使得項目的開發和維護更加高效和可靠。
  
  2.4 初階Makefile文件
- 這個版本的Makefile雖然有了一定的用途，但還是無法解決文件太多的問題。如何解決這一難題呢，我們接著向下看
- 2.5 中階Makefile文件
- 雖然這個看起來已經比較完善了，但是依舊在文件太多的時候，會出現很多編譯.c的文件，那有沒有什么辦法，讓其不用這么麻煩呢
- 2.6 后階Makefile文件
- ```
CXX = gcc
TARGET = aio
OBJ = BintrayTree.o Queue.o test.oCXXFLAGS = -c -Wall$(TARGET) : $(OBJ)
# $@ 表示目標文件
# $^ 所依賴文件$(CXX) -o $@ $^
# % 是一個通配符，用于匹配任意長度的字符序列
%.o : %.c
# $< 第一個依賴文件$(CXX) $(CXXFLAGS) $< -o $@# .PHONY防止出現于clear重名的文件而發生歧義
.PHONY: clear
# make clear 執行下面的命令(刪除后綴.o和編譯鏈接后的目標文件)
clear:rm -r *.o $(TARGET)
```
- 這樣我們，其實已經足夠優化了，但是我們任然有可優化的地方，比如，我們可不可不列出鏈接的依賴文件，當然可以的
- 2.7 終極版本
- 到這里，我們就可以很清楚的認識到Makefile的優化過程
```
CXX = gcc
TARGET = aio
#將后綴為.c的文件放入windcard中
SRC = $(wildcard *.c)
#路徑替換，將SRC中的.c替換為.o
OBJ = $(patsubst %.c, %.o, $(SRC))CXXFLAGS = -c -Wall$(TARGET) : $(OBJ)
# $@ 表示目標文件
# $^ 所依賴文件$(CXX) -o $@ $^
# % 是一個通配符，用于匹配任意長度的字符序列
%.o : %.c
# $< 第一個依賴文件$(CXX) $(CXXFLAGS) $< -o $@# .PHONY防止出現于clear重名的文件而發生歧義
.PHONY: clear
# make clear 執行下面的命令(刪除后綴.o和編譯鏈接后的目標文件)
clear:rm -r *.o $(TARGET)
```
  3，Makefile的編碼規則
- 我們之前已經有所了解Makefile的編碼規則，但是在這里我還是覺得有必要總體講一下
  在編寫 Makefile 時，遵循一些編碼規則可以使其更加清晰、易于維護和跨平臺。下面是一些常見的 Makefile 編碼規則：
  
  1.縮進使用Tab鍵：
  Makefile 中命令行必須使用 Tab 鍵進行縮進，而不是空格。這是因為 Make 工具默認使用 Tab 鍵作為命令行的縮進標識，使用空格可能會導致 Make 解析錯誤。
  2.目標和依賴關系之間的冒號：
  目標（target）和依賴關系（dependencies）之間使用冒號（:）分隔。冒號前面是目標，后面是依賴關系。
  3.命令行前面的Tab鍵：
  在每個規則中，命令行必須以 Tab 鍵開頭，表示該命令是該規則的執行命令。除了注釋以外，任何其他以 Tab 鍵開頭的行都被視為命令。
  4.變量使用大寫字母：
  為了與命令和目標區分開，通常將變量使用大寫字母命名。例如：CC = gcc。
  5.使用變量代替硬編碼的命令和路徑：
  使用變量來代替硬編碼的命令和路徑，使得 Makefile 更加靈活和可移植。例如，將編譯器命令使用變量表示：CC = gcc，然后在規則中使用 $(CC) 來引用。
- 6.使用偽目標：
  對于不產生實際文件的操作（如清理、安裝等），使用偽目標（.PHONY）來定義。這樣可以確保即使存在同名文件，也不會誤導 Make 工具。例如：.PHONY: clean。
  7.注釋使用 #：
  使用 # 符號來添加注釋，使得 Makefile 更具可讀性。注釋可以幫助理解 Makefile 中每個規則的作用。
  8.模塊化設計：
  將 Makefile 模塊化，分成多個小的 Makefile 文件，然后通過 include 指令引入。這樣可以提高 Makefile 的可維護性和可讀性，減少重復代碼。
  9.合理使用條件語句：
  可以使用條件語句（如 ifeq、ifdef 等）來根據不同的條件執行不同的規則或命令，以實現更靈活的構建過程。
  10.跨平臺兼容性：
  考慮到不同平臺下的路徑分隔符和命令格式的差異，編寫具有跨平臺兼容性的 Makefile。可以使用自動化工具或條件語句來處理不同平臺下的差異。
  
  遵循這些規則可以使 Makefile 更加規范、易讀和易于維護，有助于提高項目的構建效率和可靠性。
  
  4，每期一問
- 4.1 上期答案
```
// 計算樹的高度
int getHeight(struct TreeNode* root) {if (root == NULL) {return 0;}int leftHeight = getHeight(root->left);int rightHeight = getHeight(root->right);return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1;
}// 判斷是否是平衡二叉樹的輔助函數
bool isBalancedHelper(struct TreeNode* root) {if (root == NULL) {return true;}int leftHeight = getHeight(root->left);int rightHeight = getHeight(root->right);if (abs(leftHeight - rightHeight) <= 1 && isBalancedHelper(root->left) && isBalancedHelper(root->right)) {return true;}return false;
}// 判斷是否是平衡二叉樹
bool isBalanced(struct TreeNode* root) {return isBalancedHelper(root);
}
```
  4.2 本期問題. - 力扣（LeetCode）