Linux项目自动化构建工具——make/Makefile（基础）_make linux

1. 背景

在VS下我们可以随意创建.h、.c/.cpp文件，在进行编译的时候，我们只需要包含头文件然后再按下Ctrl+F5，预处理->编译->编译->汇编->链接这些工作编译器自动就帮我做好了，但是在Linux下，如果我们有非常多个.c文件需要去执行，难道还需要我们一个个的gcc filename去执行吗？这种方法显然不太可取的。

会不会写Makefile，从侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。

make是一条命令，Makefile是一个在当前目录下存在的一个具有特定格式的文本文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

• 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。
• Makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
• make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。可见，Makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。

2. make/makefile

在上面我们提到Makefile是一个文本文件，所以先touch Makefile/makefile(名字必须是makefile！首字母可以大写，这里建议大写)

2.1 项目构建

这里来实现一个最简单的Makefile：

要形成的可执行程序的名字:（冒号的左右两侧可以带空格） 该可执行程序从哪个源文件编译过来
以tab键开头(不能是自己手动输入的空格！这是语法约定形成的)如何形成该可执行程序gcc/g++命令

如下：

mybin(目标文件): code.c(依赖文件列表) //依赖关系
	gcc code.c -o mybin //依赖方法
	gcc -o mybin code.c // 这种写法也可以了，只要保证-o后面紧跟的是可执行程序文件即可
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注：在依赖关系中如果有多个依赖文件，文件与文件之间的分隔符是空格 。

此时，我们不再需要输入gcc/g++命令了，直接输入make命令即可。

并且make会自动识别文件的新旧，如果我们的文件没有改变直接make，会发生这样的情况：

如果我们修改一下，则就会重新生成一个可执行文件。

2.2 项目清理

那么我们如何清理对应的临时文件包括可执行程序呢？

.PHONY:clean
clean:
	rm -f mybin
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执行一下make clean

发现此时可执行程序文件被删除了。

make命令会自顶向下自动扫描第一个按照依赖方法形成的目标文件，也就是说，如果我们修改一下Makefile的写法，使用make命令就会发生一丢丢的变化！
如：
make一下：

此时make命令就发生改变，变成清理可执行程序文件了。

2.3 一些使用makefile时产生的问题

这里解释一下上面所提到过的.PHONY

.PHONY把一个目标文件修饰成为伪目标，伪目标总是被执行的，不会被任何情况拦截。

这时候可能又会产生一个问题了，为什么在我们编译代码的时候，Makefile和make为什么不让我们重新编译未修改的代码呢？

其实程序的编译是一个非常耗时的过程，如果一个项目里有非常多的源代码，并且每个都去重新进行预处理、编译、汇编、链接的话，那么编译的效率会大打折扣，所以说makefile和make不让我们重新编译未修改的代码本质上就是为了提高编译效率的。

那么make是如何识别该文件是否被修改过的呢？

首先我们知道一个文件具有文件属性，那么它的修改时间也一目了然，但时间其实不本质，通过时间对比出来的新旧才是本质。

源文件和谁的时间对比，才能体现源文件的新旧呢？

答案显而易见，和我们所形成的可执行程序对比，因为可执行程序也是一个文件。重新编译的本质就是重新写入一个二进制可执行文件，它的修改时间也随之而改变。

查询时间，也就是查询文件状态的命令：
stat filename
如：

众所周知：文件 = 内容 + 属性

Access：表示该文件的最近访问时间。
Modify：修改，表示对文件的内容修改的时间。
Change：改变，表示对文件的属性更改的时间。

1. 当Change改变，也就是文件的属性改变时，文件的内容，也就是Modify不一定改变。例如：修改文件的权限。
2. 当Modify改变，也就是文件的内容改变时，文件的属性，也就是Chang会联动改变。

当我们不断cat filename时，我们发现Access并不是每次都发生改变的，这是为什么捏？

一般而言，我们所看到的文件都是在磁盘存放的，更改时间的本质其实就是访问磁盘。Linux系统充满大量的访问磁盘的IO操作，如果每次查看访问都要更改Access，那么效率会变得非常低下，也就变相的减慢了系统效率。

此时我们可以回到上面所提到过的问题，源文件通过对比Modify来检测文件是否需要重新编译。那么，我们有没有办法可以不通过修改文件内容来直接修改Modify呢？

touch命令，不仅仅可以创建空文件，也可以更新文件的时间。

选项-a和-m虽然说只更改Access和Modify，但是修改了Access和Modify，也相当于修改了文件的属性，所以Change也随之改变。

当我们使用touch修改Modify后，我们也就能在不修改文件内容的情况下make了。

3. 原理

3.1 make/makefile的依赖性推导能力

make/makefile是具有依赖性推导能力的。
根据上面的示例，实际上我们生成的可执行程序文件mybin是依赖于.o文件的，于是我们的Makefile文件可以这样写：

mybin:code.o
	gcc code.o -o mybin
code.o:code.s
	gcc -c code.s -o code.o
code.s:code.i
	gcc -S code.i -o code.s
code.i:code.c
	gcc -E code.c -o code.i
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mybin code.i code.s code.o
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它们的依赖关系：

mybin依赖code.o
code.o依赖code.s
code.s依赖code.i
code.i依赖code.c

这种写法就好像把它们放在一个栈里，一个个进行压栈的过程。

此时我们使用make命令，就会这样：

3.2 make工作原理的简述

make是如何工作的，在默认的方式下，也就是我们只输入make命令。那么，

1. make会在当前目录下找名字叫“Makefile”或“makefile”的文件。
2. 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件（target），在上面的例子中，他会找到mybin这个文件，并把这个文件作为最终的目标文件。
3. 如果mybin文件不存在，或是hello所依赖的后面的code.o文件的文件修改时间要比mybin这个文件新（可以用touch修改文件的Modify），那么，他就会执行后面所定义的命令来生成mybin这个文件。
4. 如果mybin所依赖的code.o文件不存在，那么make会在当前文件中找目标为hello.o文件的依赖性，如果找到则再根据那一个规则生成code.o文件。（这有点像一个堆栈的过程）
5. 当然，你的C文件和H文件是存在的啦，于是make会生成code.o 文件，然后再用code.o文件声明make的终极任务，也就是执行文件mybin了。
6. 这就是整个make的依赖性，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。
7. 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错，而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功，make根本不理。
8. make只管文件的依赖性，即，如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不在，那么对不起，我就不工作啦。

3.3 makefile的一些语法细节

1. 当我们在make的时候，命令行中会自动回显我们所要执行的依赖方法，如果我们不想回显，只需在依赖方法前添加一个@符号。也就是：

@依赖方法

如：

此时我们再make，屏幕就不会打印依赖方法了。但是这有什么用呢？

2. 我们可以在make中添加一些输出信息：

echo "你要输出的信息"

比如：

这时候我们发现屏幕打印了echo语句，此时@的作用就体现出来了，只需在echo前加个@，屏幕将不再打印echo语句了。

3. 在Makefile中是允许我们编写变量（当成宏来理解）的（定义变量时不建议带空格），也就是支持变量替换的。

$(定义后的变量)

例如：

compiler=gcc
src=code.c
target=mybin

$(target):$(src)
	$(compiler) $(src) -o $(target)
.PHONY:clean
clean:
	rm -f $(target)  
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这样写的好处是当我们需要更换依赖关系和依赖方法时，直接替换定义的变量即可，就和我们在C语言中学习的宏替换的作用相仿。

4. 在Makefile中支持对依赖关系的简写

mybin:code.c
	gcc $^ -o $@
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mybin
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$@：代表依赖关系中:左侧中你所要形成的目标文件。
$^：代表依赖关系中:右侧的所有内容，也就是依赖文件列表。