Linux运维：makefile

一.makefile

1.makefile介绍

Makefile 是一种用于自动化构建的文件，它描述了一个软件项目的编译规则和依赖关系，并提供了一些工具来自动执行这些规则。

Makefile 的主要作用如下：

1. 自动化编译：通过 Makefile，可以定义项目中的编译规则和依赖关系。这样，当源代码发生变化时，只需要执行 make 命令，就可以自动地重新编译修改过的源文件，并生成最终的可执行文件或库文件。
2. 统一构建流程：通过 Makefile，可以将多个编译命令、链接命令、打包命令等整合到一个统一的构建流程中。这样，所有的开发人员都可以使用相同的构建方式，从而减少了因为构建方式不同而导致的问题和错误。
3. 管理依赖关系：Makefile 中的规则可以描述各个文件之间的依赖关系，从而让 Make 工具知道哪些文件需要被重编译。这样，当某个文件被修改后，只有依赖它的文件才会被重新编译，从而提高了编译的效率。
4. 定义伪目标：通过 Makefile，可以定义一些伪目标，用于执行一些特殊的操作，例如清除临时文件、打包发布代码、运行测试等等。这些操作可以通过简单的命令来完成，从而提高了开发和测试的效率。

综上所述，Makefile 是一个用于自动化构建的强大工具，它可以让编译、构建、打包等操作变得更加高效和可靠。

2.个人理解

首先我们知道一个项目文件它包含许多.c文件，当程序运行时，它首先需要经过编译和链接生成可执行文件。

其中程序链接时，如果手动编译，需要敲很多命令，尤其文件大的的时候，这个时候我们可以在项目文件目录内执行make命令，makemingl可以自动的帮我们完成链接步骤。

但是make 在执行时，需要一个命名为 Makefile 的文件。这个文件告诉 make 以何种方式编译源代码和链接程序。执行make命令时，它会自动在当前目录下寻找一个叫“makefile”的文件然后去执行它，这个makefile文件就是我们要写的内容，当我们把makefile写好后，其内容就是告诉程序怎么执行。

二.makefile基础

1.makefile规则

基本语法：

target: dependencies
[tab] command

其中，“target”表示要生成的目标文件的名称，“dependencies”表示目标文件所依赖的其他文件，“command”是用于生成目标文件的命令。

注意：这里的

[tab]

指的是缩进用tab键，而不能用空格，makefile里面格式要求严格。

规则：

• make会在当前目录下找到一个名字叫Makefile或makefile的文件
• 如果找到，它会找文件中第一个目标文件 (target) ，并把这个文件作为最终的目标文件。如果target文件不存在，或是target文件依赖的.o文件(prerequities)的文件修改时间要比target这个文件新，就会执行后面所定义的命令command来生成target这个文件。如果target依赖的.o文件(prerequisties) 也存在，make会在当前文件中找到target为.o文件的依赖性，如果找到，再根据那个规则生成.o文件。

2.伪目标

在 Makefile 中，伪目标是一种特殊的目标，它不对应于实际的文件或命令，而是用于定义一些特殊的行为或控制流程。

通常，伪目标在 Makefile 中以一个 .PHONY 指示符声明。这样一来，当使用 make 命令时，make 将不会检查是否存在同名的文件，而仅仅按照规则执行相应的命令。

例如，以下是一个包含伪目标的 Makefile：

.PHONY: clean

clean:
    rm -rf *.o

在上面的例子中，clean 是一个伪目标，当我们运行

make clean

命令时，Makefile 会执行

rm -rf *.o

命令，清除当前目录下所有的

.o

文件。由于 clean 不是一个真正的文件，因此需要使用 .PHONY 指示符显式地声明它是一个伪目标。

伪目标在 Makefile 中的应用非常广泛，例如用于清理临时文件、打包发布代码、运行测试等等操作，都可以通过建立相应的伪目标来简化命令行操作。

3.makefile变量

Makefile 变量是 Makefile 中用来保存值的标识符。它们可以包含任何文本，如文件名、目录名、命令行选项或其他任何字符串。

Makefile 变量使用 $ 符号进行引用，例如 $(VAR)，其中 VAR 是变量的名称。在 Makefile 中，变量的值可以通过以下方式定义：

1. 直接赋值：VAR = value
2. 延迟赋值：VAR := value
3. 追加赋值：VAR += value
4. 条件赋值：VAR ?= value

其中，直接赋值和条件赋值的区别在于，如果变量已经被定义，条件赋值将不会对其进行覆盖，而直接赋值则会对其进行覆盖。

延迟赋值和追加赋值的区别在于，延迟赋值会立即展开变量，而追加赋值会在变量后面添加新的内容。例如：

Copy CodeFOO = bar
BAZ := $(FOO) qux
QUX += xyzzy

在这个例子中，

BAZ

的值为

bar qux

，

QUX

的值为

xyzzy

。

4.makefile常用符号

这四种赋值方式的区别如下：

1. 直接赋值：VAR = value

直接赋值将变量

VAR

的值设置为

value

。如果变量

VAR

已经存在，那么它将被覆盖。

1. 延迟赋值：VAR := value

延迟赋值允许在定义变量时立即展开所有变量引用。也就是说，在变量定义之后的任何地方引用

VAR

都会得到其值

value

，或者说永远是第一次定义的值，即使后面修改也不行，这个赋值方式通常用于保存命令输出等需要立即展开的值。

1. 追加赋值：VAR += value

追加赋值将

value

添加到变量

VAR

的末尾。如果变量

VAR

不存在，则等同于直接赋值。如果变量

VAR

已经存在，则将

value

添加到其末尾，并且每次使用

+=

将会添加一个新的

value

。

​ 4. 条件赋值：

VAR ?= value

条件赋值只有在变量未被定义时才会设置变量的值。如果

VAR

已经定义，则不会进行任何操作。这种赋值方式通常用于默认值。

三.makefile常用函数

在 Makefile 中，函数的格式为：

$(function arguments)

其中，

function

是函数名，而

arguments

则是被传递给函数的参数。多个参数之间用逗号

,

分隔。

1.shell

语法：

$(shell command)

作用：执行 shell 命令，并返回其输出结果。

2.subst

语法：

$(subst from,to,text)

作用：将文本

text

中所有的

from

替换为

to

。

3.patsubst

语法：

$(patsubst pattern,replacement,text)

作用：按照模式

pattern

匹配文本

text

中的内容，并替换为

replacement

。

假设我们有一个文件列表，其中包含了一些以

.txt

结尾的文件名。现在我们想把这些文件名中的

.txt

去掉，可以使用

patsubst

函数来实现：

假设我们的文件列表为：

file1.txt file2.txt file3.doc file4.txt

我们可以使用以下命令将所有的

.txt

后缀去掉：

$(patsubst %.txt,%,$(FILES))

其中，

%.txt

是模式，表示匹配任意以

.txt

结尾的字符串；

%

是替换文本，表示将模式匹配到的部分替换为空字符串；

$(FILES)

是需要进行替换的文本。

运行上述命令后，得到的输出为：

file1 file2 file3.doc file4

可以看到，所有的

.txt

后缀都被成功地去掉了。

4.foreach

基本格式：

$(foreach var,list,text)`

作用：：将变量

var

依次设置为

list

中的每个元素，并将结果拼接成一个字符串

 text

例如：

clean : 
        @echo "hello word"
.PHONY : clean
all :
        @echo $b
        @$(foreach var,$(c),echo $(var))

a = $(shell find . -name '*.c')
c := h e l l o w o r d

b = $(subst main,max,$(a))

5.dir、notdir

在Makefile中，dir函数可以用于获取一个文件路径的目录部分。其语法如下：

Copy Code$(dir names...)

其中，names是要处理的文件名列表，可以是一个或多个文件名，使用空格分隔。如果names中某个文件名带有路径部分，则dir函数将返回该文件名的目录部分；否则，dir函数将返回当前目录。

下面是一个示例 Makefile 文件，演示了如何使用 dir 函数：

SRC := src/main.c src/foo/bar.c
OBJS := $(patsubst %.c,%.o,$(SRC))

all: $(OBJS)

%.o: %.c
    @echo "Compiling $<"
    gcc -c $< -o $@

clean:
    rm -f $(OBJS)

dirs:
    @echo $(dir $(SRC))

在上述 Makefile 中，我们定义了一个变量 SRC，它包含了两个源代码文件：src/main.c 和 src/foo/bar.c。然后，我们使用 patsubst 函数将 SRC 中的每个 .c 文件名称替换成相应的 .o 文件名称，并将结果存储到变量 OBJS 中。

接着，我们为每个 .o 文件生成一条编译规则，并将其作为 all 目标的依赖项。在编译规则中，我们使用 $< 自动化变量指代当前目标的第一个依赖项（即对应的 .c 文件），并使用 dir 函数获取该 .c 文件所在的目录。

最后，我们定义了一个名为 dirs 的伪目标，用于输出 SRC 中每个文件的目录部分。在规则中，我们使用 $(dir $(SRC)) 获取 SRC 中所有文件的目录部分，并将其打印到终端上。

这里没有介绍notdir命令，顾名思义就是于获取一个文件路径的文件名部分，即最后一个/后面的内容。

6.filter

在Makefile中，filter函数可以用于从一个列表中筛选出满足某些条件的元素。其语法如下：

$(filter pattern...,text)

其中，pattern是要匹配的模式，可以使用通配符%，即表示任意长度的字符串；text是要处理的列表，可以是一个或多个元素，使用空格分隔。

filter函数将返回text列表中所有匹配成功的元素。如果pattern以%号开头，则表示以该模式结尾的字符串均可匹配成功。

7.basename

在 Makefile 中，basename 函数用于获取路径中的文件名部分。

语法如下：

$(basename names...)

其中

names

参数是一个或多个路径名称。该函数会返回

names

参数中每个路径名称的文件名（此时没有后缀名）部分。

8.演示

四.几个符号

1.$<

在Makefile中，$<是一个自动化变量，用于表示当前规则的第一个依赖文件名。举个例子：

main.o: main.c foo.h bar.h
    gcc -c $< -o $@

在这个规则中，我们指定了目标文件main.o依赖于源文件main.c和头文件foo.h、bar.h。当执行该规则时，Make会自动将$<替换成当前规则的第一个依赖文件（即main.c），并将其作为编译器的源文件参数。

需要注意的是，<只能在规则的命令行中使用，而不能在规则的其他地方，比如依赖关系或者目标文件名中使用。如果需要使用其他依赖文件，可以使用<只能在规则的命令行中使用，而不能在规则的其他地方，比如依赖关系或者目标文件名中使用。如果需要使用其他依赖文件，可以使用^（表示所有依赖文件）或者$+（表示所有依赖文件，但不去除重复项）自动化变量来代替。

2.$^

$^

表示所有依赖项，以空格分隔。例如，在下面的规则中：

my_program: main.o utils.o
    $(CC) $(LDFLAGS) $^ -o $@

$^

表示

main.o utils.o

。

注意，如果有多个依赖项，使用

$^

将会把它们一起传递给编译器或链接器。而如果只需要传递其中的某些依赖项，则可以使用

$<

或手动指定依赖项的名称。

3.$@

$@

是 Makefile 的一个自动变量，表示规则中的目标文件名。在一个规则中，可以使用

$@

来引用该规则的目标文件。

例如，考虑以下 Makefile 规则：

my_program: main.o utils.o
    $(CC) $^ -o $@

这个规则将

main.o

和

utils.o

编译成一个名为

my_program

的可执行文件。

$^

展开为所有依赖文件，而

$@

表示规则的目标文件即

my_program

。在这里，

$@

被用于指定生成文件的名称，即告诉编译器要把编译后的文件输出到

my_program

文件中。

五.个人实践

理解了这么多，我们直接来一点实际操作，这里以静态链接库为例：

all : main

main : main.o libmymath.a
        gcc -L /usr/lib $^ -o $@

main.o : main.c
        gcc -c main.c -o main.o

libmymath.a : mymath.o
        ar rcs $@ $^

mymath.o : mymath.c
        gcc -c $^ -o $@

clean :
        rm -rf main
.PHONY: clean

这是本人基于上篇博客Linux下链接库编写的makefile，初次接触，个人理解就行。

现在我们对

main.c

文件就行修改，修改后只需要执行make命令就行了，不需要又重新按照静态链接的步骤一步步去弄，makefile本身简化操作。

我们把

main.c

的

a=8

改成了

a=15

，接下来看演示。

六.说明

makefile是一个比较基础的知识点，当然它也可以深化，我们这里仅仅学习使用，网上也有相关教程，几乎都是几个小时就讲完了，相当于补充知识点。同时这也是Linux运维中make命令的原理介绍。

新星计划：Linux运维@刘晨阳导师创作打卡6!