【Linux必备工具】自动化构建工具makefile的使用详解

目录

引言

Makefile 简介

依赖关系与依赖方法

make运行规则

依赖关系示例

依赖方法

Makefile 工作原理

示例代码

清理项目与伪目标

清理示例

.PHONY总是被执行

文章手稿：

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文章手稿见文末~

引言

项目构建时遇到的各种挑战如文件编译顺序、库链接、依赖文件的管理等，在不同开发环境中会有不同的解决方案。

在 Visual Studio (VS) 环境中，这些问题往往被自动处理，运行直接 Ctrl + F5 就可以了，编译个项目真的轻轻松松。 那是因为 VS 帮你自动维护了对应的项目结构！

那如果需要手动实现呢：多文件   我们先编译哪一个程序？链接需要哪些库？整个项目结构，该如何维护......在 Linux 环境中，我们需要更手动、细致地管理这些方面。为了解决这个问题，Linux 提供了自动化构建工具 Makefile。

Makefile 简介

Makefile 是 Linux 下用于管理文件依赖和编译顺序的一个重要工具。它用于定义项目中的各个源文件如何编译链接，可以极大地提高开发效率。

Makefile 文件中定义了一系列规则，指定文件编译顺序、文件依赖关系及各文件的编译方法。make 命令是一个解释 Makefile 文件的命令工具，可以完成项目的自动化构建。

依赖关系与依赖方法

在一个大项目中例如一不小心写反gcc的执行，可执行程序就覆盖掉了原文件，最后导致你的源代码都没了……由此可见，在命令行操作时如果出现误操作，就会翻车。正是因为这些悲剧的存在，使得 Makefile 的光芒愈发温暖！

我们先做一些准备工作，touch makefile ,然后vim 输入以下指令

可以将依赖关系和依赖方法类比为生活中的要钱例子：打电话告诉爸爸"我是你儿子"表示依赖关系，而要求给你打钱表明了依赖方法。只有同时满足依赖关系和依赖方法，才能成功达到目的，即完成编译和链接。

在 Makefile 中，最核心的概念是依赖关系和依赖方法。依赖关系用于指定某个目标文件依赖哪些源文件，当这些源文件发生变化时，需要重新生成目标文件。依赖方法则是生成目标文件所执行的具体命令。

效果：

以后我们在 Linux 下编译代码就不需要敲 gcc 命令了，直接 make 就可以了，尤其是在大项目中会特别的方便

make运行规则

❓ 思考：为什么 make 的时候它总是执行第一个呢？

 makefile 在形成文件时会自顶而下扫描，默认只会形式第一个目标文件，执行该依赖关系的依赖方法。 

我们这里有两个目标文件，一个是 mytest 一个是 clean，凭什么我 make 执行的是 mytest 而不是 clean？答案很简单，就凭 mytest 是在前面写的！

 如果我们把它们两的顺序换一下：

因为上下位置的调换，修改了make的默认操作

依赖关系示例

假设我们有以下文件依赖关系：

hello: hello.o
hello.o: hello.s
hello.s: hello.i
hello.i: hello.c

依赖方法

使用 gcc 命令编译不同中间文件：

hello: hello.o
	gcc hello.o -o hello
hello.o: hello.s
	gcc -c hello.s -o hello.o
hello.s: hello.i
	gcc -S hello.i -o hello.s
hello.i: hello.c
	gcc -E hello.c -o hello.i

在上述例子中，hello 是最终目标文件，它依赖于目标文件 hello.o，而后者又进一步依赖于 hello.s，如此递归下去直到源文件 hello.c。

Makefile 工作原理

1. make 命令查找名为 Makefile 或 makefile 的文件。
2. 读取文件并找到第一个目标文件，在本例中是 hello。
3. 如果 hello 不存在，或其依赖文件中任何一个文件比 hello 更新，则生成 hello 文件。
4. 递归检查每个依赖文件，按顺序进行必要的编译步骤。
5. 如果出现错误，make 退出并报错。
6. 如果依赖文件仍然不在，make 也将退出。

示例代码

这是一个简单的 C 代码示例和相应的 Makefile 文件：

// hello.c
#include <stdio.h>
int main() {
    printf("hello Makefile!\n");
    return 0;
}

# Makefile
hello: hello.o
	gcc hello.o -o hello
hello.o: hello.c
	gcc -c hello.c -o hello.o
.PHONY: clean
clean:
	rm -f hello.o hello

在这个示例中，hello 目标文件依赖于 hello.o 文件，而 hello.o 则由 hello.c 编译生成。clean 是一个伪目标，无论何时执行 make clean，clean 中的命令都会被执行，达到清理文件目的。

清理项目与伪目标

工程经常需要清理生成的中间文件和目标文件，Makefile 提供了方便的清理机制。通过定义伪目标，可以确保 make clean 总能执行对应的清理命令。

清理示例

代码：

.PHONY: clean
clean:
	rm -f hello.o hello

 clean  没有依赖文件，也是存在依赖关系的，只不过这个  clean  没有依赖列表。

.PHONY 用于标记 clean 为伪目标，无论当前目录下是否有 clean 文件或目标，make clean 命令都会执行。

效果：

.PHONY总是被执行

我们刚才看了 "总是不被执行" 的现象，我们试试给我们的 mytest 也用 ​{\color{Red} .PHONY}，让它从默认的 "总是不被执行" 变成 "总是被执行" 看看

但为了提高效率，我们一般不建议这样

实际上是make一次，如果未发生改变就不会再执行了

详细解释如下：

我们打开文件修改，Access 应不应该改变呢？我们读取 Access 变不变？

要变的！但是现在不会变！因为访问文件的频率是最高的，Modify 和 Change 是不得不变的，不变的化文件就不对了。但是我们大多数情况修改文件属性和修改文件内容是很低频的事情，但打开文件是非常高平的事情，Linux 后期内核对 Access 进行了优化，将文件打开访问，打开时间不会变化，累计一段时间后他才会变化。如果不这样，打开文件这种高频率的事情，一旦更新 Access 时间，就要将数据刷新到磁盘上，这实际上一个很没效率的事情。

具体 Access 的调整策略取决于 Linux 的版本。

让我们再来回答一下最初的怎么做到的？

通过对比你的源文件和可执行程序的更改时间 (modify time) 识别的新旧。 根据原文件和可执行程序的最近修改时间，评估要不要重新生成。

文章手稿：