Linux開發(fā)工具之工程管理器make簡析

3.5 make工程管理器
　　到此為止，讀者已經(jīng)了解了如何在Linux下使用編輯器編寫代碼，如何使用gcc把代碼編譯成可執(zhí)行文件，還學習了如何使用gdb來調(diào)試程序，那么，所有的工作看似已經(jīng)完成了，為什么還需要make這個工程管理器呢？
　　所謂工程管理器，顧名思義，是用于管理較多的文件。讀者可以試想一下，由成百上千個文件構(gòu)成的項目，如果其中只有一個或少數(shù)幾個文件進行了修改，按照之前所學的gcc編譯工具，就不得不把這所有的文件重新編譯一遍，因為編譯器并不知道哪些文件是最近更新的，而只知道需要包含這些文件才能把源代碼編譯成可執(zhí)行文件，于是，程序員就不得不重新輸入數(shù)目如此龐大的文件名以完成最后的編譯工作。
　　編譯過程分為編譯、匯編、鏈接階段，其中編譯階段僅檢查語法錯誤以及函數(shù)與變量是否被正確地聲明了，在鏈接階段則主要完成函數(shù)鏈接和全局變量的鏈接。因此，那些沒有改動的源代碼根本不需要重新編譯，而只要把它們重新鏈接進去就可以了。所以，人們就希望有一個工程管理器能夠自動識別更新了的文件代碼，而不需要重復輸入冗長的命令行，這樣，make工程管理器就應運而生了。
　　實際上，make工程管理器也就是個“自動編譯管理器”，這里的“自動”是指它能夠根據(jù)文件時間戳自動發(fā)現(xiàn)更新過的文件而減少編譯的工作量，同時，它通過讀入makefile文件的內(nèi)容來執(zhí)行大量的編譯工作。用戶只需編寫一次簡單的編譯語句就可以了。它大大提高了實際項目的工作效率，而且?guī)缀跛蠰inux下的項目編程均會涉及它，希望讀者能夠認真學習本節(jié)內(nèi)容。
　　3.5.1 makefile基本結(jié)構(gòu)
　　makefile是make讀入的惟一配置文件，因此本節(jié)的內(nèi)容實際就是講述makefile的編寫規(guī)則。在一個makefile中通常包含如下內(nèi)容：
　　n 需要由make工具創(chuàng)建的目標體（target），通常是目標文件或可執(zhí)行文件；
　　n 要創(chuàng)建的目標體所依賴的文件（dependency_file）；
　　n 創(chuàng)建每個目標體時需要運行的命令（command），這一行必須以制表符（tab鍵）開頭。
　　它的格式為：
　　target： dependency_files
　　command /* 該行必須以tab鍵開頭*/
　　例如，有兩個文件分別為hello.c和hello.h，創(chuàng)建的目標體為hello.o，執(zhí)行的命令為gcc編譯指令：gcc –c hello.c，那么，對應的makefile就可以寫為：
　　#The simplest example
　　hello.o： hello.c hello.h
　　gcc –c hello.c –o hello.o
　　接著就可以使用make了。使用make的格式為：make target，這樣make就會自動讀入makefile（也可以是首字母大寫的Makefile）并執(zhí)行對應target的command語句，并會找到相應的依賴文件。如下所示：
　?。踨oot@localhost makefile］# make hello.o
　　gcc –c hello.c –o hello.o
　　［root@localhost makefile］# ls
　　hello.c hello.h hello.o makefile
　　可以看到，makefile執(zhí)行了“hello.o”對應的命令語句，并生成了“hello.o”目標體。
　　注意在makefile中的每一個command前必須有“Tab”符，否則在運行make命令時會出錯。
　　3.5.2 makefile變量
　　上面示例的makefile在實際中是幾乎不存在的，因為它過于簡單，僅包含兩個文件和一個命令，在這種情況下完全不必要編寫makefile而只需在shell中直接輸入即可，在實際中使用的makefile往往是包含很多的文件和命令的，這也是makefile產(chǎn)生的原因。下面就可給出稍微復雜一些的makefile進行講解。
　　david:kang.o yul.o
　　gcc kang.o bar.o -o myprog
　　kang.o ： kang.c kang.h head.h
　　gcc –Wall –O -g –c kang.c -o kang.o
　　yul.o ： bar.c head.h
　　gcc - Wall –O -g –c yul.c -o yul.o
　　在這個makefile中有3個目標體（target），分別為david、kang.o和yul.o，其中第一個目標體的依賴文件就是后兩個目標體。如果用戶使用命令“make david”，則make管理器就是找到david目標體開始執(zhí)行。
　　這時，make會自動檢查相關(guān)文件的時間戳。首先，在檢查“kang.o”、“yul.o”和“david”3個文件的時間戳之前，它會向下查找那些把“kang.o”或“yul.o”作為目標文件的時間戳。比如，“kang.o”的依賴文件為“kang.c”、“kang.h”、“head.h”。如果這些文件中任何一個的時間戳比“kang.o”新，則命令“gcc –Wall –O -g –c kang.c -o kang.o”將會執(zhí)行，從而更新文件“kang.o”。在更新完“kang.o”或“yul.o”之后，make會檢查最初的“kang.o”、“yul.o”和“david”3個文件，只要文件“kang.o”或“yul.o”中的至少有一個文件的時間戳比“david”新，則第二行命令就會被執(zhí)行。這樣，make就完成了自動檢查時間戳的工作，開始執(zhí)行編譯工作。這也就是make工作的基本流程。
　　接下來，為了進一步簡化編輯和維護makefile，make允許在makefile中創(chuàng)建和使用變量。變量是在makefile中定義的名字，用來代替一個文本字符串，該文本字符串稱為該變量的值。在具體要求下，這些值可以代替目標體、依賴文件、命令以及makefile文件中其他部分。在makefile中的變量定義有兩種方式：一種是遞歸展開方式，另一種是簡單方式。
　　遞歸展開方式定義的變量是在引用該變量時進行替換的，即如果該變量包含了對其他變量的引用，則在引用該變量時一次性將內(nèi)嵌的變量全部展開，雖然這種類型的變量能夠很好地完成用戶的指令，但是它也有嚴重的缺點，如不能在變量后追加內(nèi)容（因為語句：CFLAGS = $（CFLAGS） -O在變量擴展過程中可能導致無窮循環(huán)）。
　　為了避免上述問題，簡單擴展型變量的值在定義處展開，并且只展開一次，因此它不包含任何對其他變量的引用，從而消除變量的嵌套引用。
　　遞歸展開方式的定義格式為：VAR=var。
　　簡單擴展方式的定義格式為：VAR：=var。
　　make中的變量使用均使用的格式為：$（VAR）。
　　注意變量名是不包括“：”、“#”、“=”以及結(jié)尾空格的任何字符串。同時，變量名中包含字母、數(shù)字以及下劃線以外的情況應盡量避免，因為它們可能在將來被賦予特別的含義。
　　變量名是大小寫敏感的，例如變量名“foo”、“FOO”、和“Foo”代表不同的變量。
　　推薦在makefile內(nèi)部使用小寫字母作為變量名，預留大寫字母作為控制隱含規(guī)則參數(shù)或用戶重載命令選項參數(shù)的變量名。
　　下面給出了上例中用變量替換修改后的makefile，這里用OBJS代替kang.o和yul.o，用CC代替gcc，用CFLAGS代替“-Wall -O –g”。這樣在以后修改時，就可以只修改變量定義，而不需要修改下面的定義實體，從而大大簡化了makefile維護的工作量。
　　經(jīng)變量替換后的makefile如下所示：
　　OBJS = kang.o yul.o
　　CC = gcc
　　CFLAGS = -Wall -O -g
　　david ： $（OBJS）
　　$（CC） $（OBJS） -o david
　　kang.o ： kang.c kang.h
　　$（CC） $（CFLAGS） -c kang.c -o kang.o
　　yul.o ： yul.c yul.h
　　$（CC） $（CFLAGS） -c yul.c -o yul.o
　　可以看到，此處變量是以遞歸展開方式定義的。
　　makefile中的變量分為用戶自定義變量、預定義變量、自動變量及環(huán)境變量。如上例中的OBJS就是用戶自定義變量，自定義變量的值由用戶自行設(shè)定，而預定義變量和自動變量為通常在makefile都會出現(xiàn)的變量，它們的一部分有默認值，也就是常見的設(shè)定值，當然用戶可以對其進行修改。
　　預定義變量包含了常見編譯器、匯編器的名稱及其編譯選項。表3.15列出了makefile中常見預定義變量及其部分默認值。