makefile编译第一讲

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在C和C++中，首先要把源文件编译成中间代码文件，在windows下就是obj文件，linux下就是.o文件：object file。这个动作叫做编译，然后再把大量的object file合成执行文件。这个动作叫做链接(link)

编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在 C/C++文件中），只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对

应于一个中间目标文件（O 文件或是 OBJ 文件）

链接时，主要是链接函数和全局变量，所以，我们可以使用这些中间目标文件（O 文件或是 OBJ 文件）来链接我们的应用程序。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（Object File），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以，我们要给中间目标文件打个包，在 Windows 下这种包叫“库文件”（Library File)，也就是 .lib 文件，在 UNIX 下，是 Archive File，也就是 .a 文件

所以整个过程大致分为2个步骤：

1 源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成执行文件。在编译时，编译器只检测程序语法，和函数、变量是否被声明。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成 ObjectFile。

2而在链接程序时，链接器会在所有的 Object File 中找寻函数的实现，如果找不到，那到就会报链接错误码（Linker Error），在 VC下，这种错误一般是：Link 2001 错误，意思说是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的 Object File.

下面我们就来看下makefile的语法规则。

makefile的语法规则如下

target:prerequisites

command

target也就是一个目标文件，可以是 Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（Label）

prerequisites 就是，要生成那个 target 所需要的文件或是目标

command 也就是 make 需要执行的命令。（任意的 Shell 命令）

说白了，其实就是整个工程里面的文件依赖关系，target 这一个或多个的目标文件依赖于 prerequisites 中的文件，其生成规则定义在 command 中。说白一点就是说， prerequisites 中如果有一个以上的文件比 target 文件要新的话，command 所定义的命令就会被执行。这就是 Makefile 的规则。

一个工程中的源文件不计其数，按照不同的功能分类在若干的目录里面，makefile定义了一系列的规则，来制定那些文件需要先编译，那些文件后编译，那些文件重新编译。makefile最大的好处就是自动化编译。一旦写好，只需要一个make命令，整个过程都自动编译。极大提高开发的效率。我们先来看个简单的例子：
如果一个工程里面有1个头文件calc.h和2个C文件main.c，calc.c
main.c的内容如下：
#include "stdio.h"
#include "calc.h"
int main()
{
   int n,k;
   int c;
   n=3;
   k=4;
   c=calculate(n,k);
   printf("the value is %d\n",c);
}
calc.c的内容如下：
#include "calc.h"

int calculate(int n,int k)
{
   return n*k;
}
calc.h的内容如下：
#ifdef CALC_H
#define CALC_H
int calculate(int n,int k);
#endif
为了完成对工程文件案的编译，并生成执行文件main,按照如下的方式编译文件
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# gcc main.c calc.c -o main
但是如果我对main.c做了修改。就需要把所有源文件都重新编译一遍，即使其他文件没有任何变化。也要跟着重新编译。一个大的软件项目上千个源文件组成，编译一次耗时很长。一个源文件修改导致全部重新编译肯定不合理。我们可以这样优化下：
gcc -c main.c
gcc -c calc.c
gcc main.o calc.o -o main
如果编译之后有对main.c做了修改，重新编译之需要两步：
gcc -c main.c
gcc main.o calc.o -o main
这样比之前的要省事一些了，但还是有问题，在calc.c和main.c都包含了calc.h。如果我对calc.h做了改动。所有包含calc.h的文件都得改动。而且还得到处去找那些包含了calc.h。还是很麻烦。比如在calc.h中增加了一个宏定义。并且在man.c和calc.c中都有用到这个变量。那么一旦calc.h修改了宏定义变量的值。calc.c和main.c都必须重新编译。
#define max_value 40

那么我们需要一种什么样的编译方式才能最省事呢：
1 如果这个工程没有被编译过，那么我们的所有C文件都要编译并被链接
2 如果这个工程的某几个C文件被修改，那么我们只编译被修改的C文件，并连接目标程序
3 如果这个工程的头文件被修改了，那么我们需要编译引用了这几个头文件的C文件并链接目标程序。
能达到上述目的的就是makefile文件了。在工程的文件路径下新建一个Makefile文件。其中内容如下：
main:main.o calc.o
   gcc -o main main.o calc.o
main.o:main.c calc.h
   gcc -c main.c
calc.o:calc.c calc.h
   gcc -c calc.c
clean:
   rm *.o
   rm main
执行make命令
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# make
gcc -c main.c
gcc -c calc.c
gcc -o main main.o calc.o

来看下Makefile的规则：
1 第一条规则的目标为main。而为了得到main，必须先得到main.o calc.o这2个文件。所以make会进一步查找这2个条件为目标的规则。
2 第二条规则和第三套规则的目标三main.o和calc.o。main.o依赖于main.c和calc.h。为了得到main.o必行执行gcc -c main. Calc.o依赖于calc.c和calc.h。为了得到calc.o必须执行gcc -c calc.c
3 最后的clean操作清除执行过程中产生的临时文件。当用make命令执行的时候，clean下的命令不会执行，要以make clean方式单独执行。执行后，所有*.o和main都被删除。
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# ls -al
total 40
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Nov 10 09:15 .
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Nov 8 10:35 ..
-rw-r--r-- 1 root root 118 Nov 10 08:55 calc.c
-rw-r--r-- 1 root root   94 Nov 10 08:54 calc.h
-rw-r--r-- 1 root root 1056 Nov 10 09:15 calc.o
-rwxr-xr-x 1 root root 7396 Nov 10 09:15 main
-rw-r--r-- 1 root root 182 Nov 10 08:56 main.c
-rw-r--r-- 1 root root 1196 Nov 10 09:15 main.o
-rw-r--r-- 1 root root 142 Nov 10 09:15 Makefile
执行make clean
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# make clean
rm *.o
rm main
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# ls -al
total 24
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Nov 10 09:29 .
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Nov 8 10:35 ..
-rw-r--r-- 1 root root 118 Nov 10 08:55 calc.c
-rw-r--r-- 1 root root   94 Nov 10 08:54 calc.h
-rw-r--r-- 1 root root 182 Nov 10 08:56 main.c
-rw-r--r-- 1 root root 142 Nov 10 09:15 Makefile

下面我们来修改calc.h中的内容，#define max_value 50
看下编译内容。由于calc.c和main.c都包含了calc.h因此calc.c和main.c都会编译
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# make
gcc -c main.c
gcc -c calc.c
gcc -o main main.o calc.o

如果只修改calc.c中的内容。calc.c修改如下
int calculate(int n,int k)
{
   printf("the value is %d",max_value);
   return n*k+n*k;
}
可以看到只编译了calc.c。main.c没有编译
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# make
gcc -c calc.c
gcc -o main main.o calc.o

当没有任何文件修改的时候：会提示main is up to date
root@zhf-linux:/home/zhf/zhf/c_prj/make_function# make
make: 'main' is up to date.

那么make是如何工作的呢：
1 make会在当前目录下查找名为makefile或者Makefile的文件
2 如果找到，它会找文件中的第一个目标文件，在上面的例子中，它会找到main这个文件
3 如果main不存在，或者main所依赖的后面的.o文件的修改时间比main晚，那么就会执行后面所定义的命令来生成main这个文件
4 如果main所依赖的.o文件存在，那么make会在当前文件中查找目标为.o文件的依赖性，如果找到，则再根据那个规则生成.o文件
5 当C文件和H文件存在时，make会生成.o文件。然后再用.o文件生成make的终结任务也就是执行文件main
也就是说，main会一层一层的寻找文件的依赖关系，直到编译出一个目标文件。如果在查找过程中依赖的文件找不到那么就会直接退出或报错。

继续来看下之前的makefile文件。在第一条规则的时候。.o文件被重复了两次。如果工程需要加入一个新的.o文件，那么就需要在2个地方加。如果makefile很复杂。那么就可有可能忘掉一个需要加入的地方。而导致编译失败。所以为了makefile的易维护，在makefile中可以使用变量。可以理解为C语言中的宏定义
main:main.o calc.o
   gcc -o main main.o calc.o
文件修改如下：
objects=main.o calc.o
main:$(objects)
   gcc -o main $(objects)