【Linux】Linux环境下如何实现自动化编译——make/makefile入门

前言

** 在Linux 环境下编写好C语言代码之后，我们需要使用编译工具gcc 将其翻译为可执行文件。可是，如果对代码进行多次修改，每次修改完成，都需要重新使用 gcc 指令，会显得非常麻烦，所以可以使用 Linux 下的自动化构建工具 make/Makefile 。make是一条命令，Makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。
此外，如果是写工程文件，那么一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，Makefile 定义了一系列的规则**来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作。。

    与此同时，平时使用如 Visual Studio 2019 等 IDE，是可以对程序进行调试的。在Linux环境下，也有专门的调试器 —— gdb。可以实现类似于 VS 环境下的调试，单步执行，监视变量、进入函数等等。

一、make/Makefile 的使用

1.示例

    上面说过，**make是一条命令，Makefile是一个文件**。显然，就类似于 vim 的配置文件一样，**Makefile里面定义了某些规则**，当我们**使用make指令**的时候，就可以**有选择性地调用这些规则**，比如编译文件、删除文件等等。

    下面通过一个例子来更好地理解这个内容。如下，编写了一个打印 "Hello World" 的测试文件，和简单的Makefile。

    根据 Makefile 里面的内容可以大致猜到，起作用就是 编译test.c 文件，生成 test 这个可执行文件。
     我们来测试一下，如下，直接使用 make 指令。发现自动执行上文写好的依赖方法，然后查看，确实生成了 test 文件，执行正常。

2.编写 Makefile 文件

2.1生成

    如上，Makefile 里面**第一行**的内容，可以理解为：**我要生成一个目标文件 test，其依赖于 test.c **。我们把这种关系称为**依赖关系**。**第二行**的内容被称作是**依赖方法**，其定义了：**如何通过 test.c 生成 test **。我们可以再小小总结一下：**Makefile 是围绕依赖关系和依赖方法进行自动化编译的工具。**

    那么，我们可不可以分步来生成 test 文件呢？自然是可以的，由于冒号左边是依赖于冒号右边，所以我们可以如下图这样写，test 依赖于 test.o , test.o 依赖于 test.s ，test.s 依赖于 test.i ; test.i 依赖于 test.c 。 

    实际上，**只使用 make 指令的话，只会执行 Makefile 里面的第一个依赖关系和依赖方法**。但是，上图中，第一个依赖关系是 test : test.o , 可是当**前目录下并没有 test.o 文件**，下面又有 test.o 依赖于 test.s ,所以还要寻找 test.s …… 一直这样下去，直到找到最后一个依赖关系——  test.i 依赖于 test.c ，test.c 是存在的，所以可以执行这个依赖方法，那么生成了test.i ，又可以执行上面的依赖方法……（依次执行上面的依赖方法。）

   上面一步步生成 test 文件只是做一个示例，为了初步了解 Makefile ，一般情况下，不推荐这样，还是推荐最开始那样，直接生成。

2.2清理

    有时，我们会需要删除文件，也可以使用 Makefile 配置实现自动化删除。如下图，配置**Makefile 里面多了一个关于 clean的 依赖关系 和 依赖方法**。其中，可以看到，clean：的右边是没有内容的，即 **clean 不依赖于任何文件**，这种写法是可以的。但是 **clean：不可以去掉，否则不知道这个依赖方法是属于哪个依赖关系**。至于多出来的 .PHONY:clean 是什么意思，下文会讲解。

    但是，在命令行里执行的时候，为什么不是使用 make 而是 make clean 呢？其实上文提到过一些，如果**只使用 make 指令**，那么就会**执行第一组依赖关系和依赖方法**。但是，这里**clean是第二组依赖关系和依赖方法**，所以要使用 make clean ，让它知道我们要使用的是 clean 这一组依赖关系和依赖方法。

    可是 Makefile 文件里面为什么会多了一行 .PHONY:clean 呢？.PHONY: 是一个关键字，在这里被用来修饰 clean。.PHONY: 的意思是说：**clean 总是被执行的**。直接根据字面意思来理解可能会十分困难，可以通过例子来理解。下图中，使用 make 指令，第二次的时候却被告知** test 文件已经是最新的了，所以无法构建**。但是，**有 .PHONY: 修饰的 clean ，却可以一直执行**。

    所以可以以此来总结：有 .PHONY: 修饰之后，该组依赖关系和依赖方法不会因为文件的性质（是否存在、是不是最新版的）而决定执不执行，只要命令行输入了，那么就一定会被执行。注意，**被 .PHONY: 修饰的，一般被称作伪目标**。

    我们用 .PHONY: 修饰 test 之后，就可以一直执行了，但是正常不会这样写，因为如果代码很多，那么编译代码是非常耗时间的。

二、make 如何知道生成的可执行文件是否最新

    上文有提到，如果不适用 .PHONY: 修饰 test，那么第二次执行 make 指令的时候，会提示 test 文件已经是最新的了，make 是如何判别的呢？

    实际上，由于 test 依赖于 test.c ，所以是根据** test.c 最后修改时间** ，和** test 的生成时间来判断**。如果 test.c 最后修改时间 比 test 生成的时间早，那么这个 test 就是最新的；反之就不是最新的，可以重新生成。

    如下，一开始 **test.c 文件最后修改时间是比 test 生成时间早**；然后对 test.c 进行修改，明显看到其**最后的修改时间变了**，**比 test 文件的生成时间要晚**，此时就可以执行 make  。成功编译，运行。

    根据这个特性，我们可以对 make 进行”欺骗“，即 test.c 文件里的内容不修改，但是也可以多次make。这就需要使用 touch 指令的特性 —— 执行 touch test.c ，如果 test.c 文件已经存在，就只会改变它的 最后修改时间 。根据这里就可以达到 "欺骗" ，如下图。

    关于 make / makefile 的知识就先讲到这里啦，有问题欢迎指出讨论！！