makefile 编写规则

1.概念

1.1 什么是makefile

Makefile 是一种文本文件，用于描述软件项目的构建规则和依赖关系，通常用于自动化软件构建过程。它包含了一系列规则和指令，告诉构建系统如何编译和链接源代码文件以生成最终的可执行文件、库文件或者其他目标文件。

1.2 使用makefile的优点

Makefile 主要用于管理大型项目的构建过程，它可以：

自动检测源代码文件的变化，只编译发生变化的文件，以提高构建效率。
根据依赖关系自动构建所需的目标文件，无需手动管理编译顺序。
支持通过简单的命令来进行构建、清理和其他任务，提高了项目的可维护性和可重复性。
可以轻松地添加自定义的构建规则和操作，满足特定项目的需求。

Makefile 使用一种称为 Make 的构建工具来解析和执行其中的规则。Make 工具会根据 Makefile 中定义的规则和依赖关系，确定需要重新构建的目标文件，并执行相应的命令来完成构建过程。

2.演变的过程

2.1 gcc编译

在我们平常linux下编译文件的时候通过gcc全部编译链接生成可执行的文件

这样编译导致的后果是每次改动某一个代码，其他文件都要跟着编译，非常的繁琐每次，那我们有什么更简单的方法吗，有

2.2 gcc单个文件编译后链接

很明显，大家已经看到了，虽然有一点优化，但不多。这也是不可取的。这时候在linux编译链接的时候就出现了makefile文件。

2.3 Makefile的工作原理

Makefile 的工作原理主要涉及两个部分：规则（rules）和依赖关系（dependencies）。Makefile 中包含了一系列规则，每个规则描述了如何生成一个或多个目标文件，并指定了生成目标文件所需的依赖文件和生成命令。Make 工具会根据这些规则来自动执行构建过程。
下面是 Makefile 的工作原理的详细解释：

1.目标和依赖关系定义：

Makefile 中的每个规则由一个或多个目标（targets）和其对应的依赖关系（dependencies）组成。目标通常是文件名，代表生成的目标文件或执行的操作。依赖关系是目标文件所依赖的文件列表，通常是源文件或其他目标文件。
每个规则的格式通常为

 target: dependencies
     command

target 是目标文件或操作的名称，dependencies 是生成 target 所需的依赖文件列表，command 是生成 target 的命令。
检查文件时间戳：
- 在执行 Makefile 时，Make 工具会检查每个目标文件和其依赖文件的时间戳，以确定哪些文件需要重新生成。
- 如果目标文件不存在，或者其时间戳早于任何一个依赖文件的时间戳，那么 Make 工具会执行生成目标文件的命令。
- 执行生成命令：
  - 当确定需要重新生成目标文件时，Make 工具会执行该目标的生成命令。生成命令通常是编译源文件、链接目标文件或执行其他操作的命令。
  - Make 工具会按照 Makefile 中规定的顺序依次执行每个目标的生成命令，直到所有目标文件都被成功生成。
- 递归处理依赖：
  - 如果一个目标文件的依赖文件也是其他目标文件，则 Make 工具会递归处理这些依赖关系，确保所有依赖文件都被生成。
- 增量构建：
  - Make 工具会根据文件的时间戳判断哪些文件需要重新生成，从而实现增量构建。只有发生了变化的文件及其依赖文件才会重新生成，提高了构建效率。
- 通过这样的方式，Makefile 提供了一种简洁而有效的方法来管理项目的构建过程，自动化了源代码的编译、链接和其他构建操作，使得项目的开发和维护更加高效和可靠。
  
  2.4 初阶Makefile文件
- 这个版本的Makefile虽然有了一定的用途，但还是无法解决文件太多的问题。如何解决这一难题呢，我们接着向下看
- 2.5 中阶Makefile文件
- 虽然这个看起来已经比较完善了，但是依旧在文件太多的时候，会出现很多编译.c的文件，那有没有什么办法，让其不用这么麻烦呢
- 2.6 后阶Makefile文件
- ```
CXX = gcc
TARGET = aio
OBJ = BintrayTree.o Queue.o test.o

CXXFLAGS = -c -Wall

$(TARGET) : $(OBJ)
# $@ 表示目标文件
# $^ 所依赖文件
	$(CXX) -o $@ $^
# % 是一个通配符，用于匹配任意长度的字符序列
%.o : %.c
# $< 第一个依赖文件
	$(CXX) $(CXXFLAGS) $< -o $@

# .PHONY防止出现于clear重名的文件而发生歧义
.PHONY: clear
# make clear 执行下面的命令(删除后缀.o和编译链接后的目标文件)
clear:
	rm -r *.o $(TARGET)
```
- 这样我们，其实已经足够优化了，但是我们任然有可优化的地方，比如，我们可不可不列出链接的依赖文件，当然可以的
- 2.7 终极版本
- 到这里，我们就可以很清楚的认识到Makefile的优化过程
```
CXX = gcc
TARGET = aio
#将后缀为.c的文件放入windcard中
SRC = $(wildcard *.c)
#路径替换，将SRC中的.c替换为.o
OBJ = $(patsubst %.c, %.o, $(SRC))


CXXFLAGS = -c -Wall

$(TARGET) : $(OBJ)
# $@ 表示目标文件
# $^ 所依赖文件
	$(CXX) -o $@ $^
# % 是一个通配符，用于匹配任意长度的字符序列
%.o : %.c
# $< 第一个依赖文件
	$(CXX) $(CXXFLAGS) $< -o $@

# .PHONY防止出现于clear重名的文件而发生歧义
.PHONY: clear
# make clear 执行下面的命令(删除后缀.o和编译链接后的目标文件)
clear:
	rm -r *.o $(TARGET)
```
  3，Makefile的编码规则
- 我们之前已经有所了解Makefile的编码规则，但是在这里我还是觉得有必要总体讲一下
  在编写 Makefile 时，遵循一些编码规则可以使其更加清晰、易于维护和跨平台。下面是一些常见的 Makefile 编码规则：
  
  1.缩进使用Tab键：
  Makefile 中命令行必须使用 Tab 键进行缩进，而不是空格。这是因为 Make 工具默认使用 Tab 键作为命令行的缩进标识，使用空格可能会导致 Make 解析错误。
  2.目标和依赖关系之间的冒号：
  目标（target）和依赖关系（dependencies）之间使用冒号（:）分隔。冒号前面是目标，后面是依赖关系。
  3.命令行前面的Tab键：
  在每个规则中，命令行必须以 Tab 键开头，表示该命令是该规则的执行命令。除了注释以外，任何其他以 Tab 键开头的行都被视为命令。
  4.变量使用大写字母：
  为了与命令和目标区分开，通常将变量使用大写字母命名。例如：CC = gcc。
  5.使用变量代替硬编码的命令和路径：
  使用变量来代替硬编码的命令和路径，使得 Makefile 更加灵活和可移植。例如，将编译器命令使用变量表示：CC = gcc，然后在规则中使用 $(CC) 来引用。
- 6.使用伪目标：
  对于不产生实际文件的操作（如清理、安装等），使用伪目标（.PHONY）来定义。这样可以确保即使存在同名文件，也不会误导 Make 工具。例如：.PHONY: clean。
  7.注释使用 #：
  使用 # 符号来添加注释，使得 Makefile 更具可读性。注释可以帮助理解 Makefile 中每个规则的作用。
  8.模块化设计：
  将 Makefile 模块化，分成多个小的 Makefile 文件，然后通过 include 指令引入。这样可以提高 Makefile 的可维护性和可读性，减少重复代码。
  9.合理使用条件语句：
  可以使用条件语句（如 ifeq、ifdef 等）来根据不同的条件执行不同的规则或命令，以实现更灵活的构建过程。
  10.跨平台兼容性：
  考虑到不同平台下的路径分隔符和命令格式的差异，编写具有跨平台兼容性的 Makefile。可以使用自动化工具或条件语句来处理不同平台下的差异。
  
  遵循这些规则可以使 Makefile 更加规范、易读和易于维护，有助于提高项目的构建效率和可靠性。
  
  4，每期一问
- 4.1 上期答案
```
// 计算树的高度
int getHeight(struct TreeNode* root) {
    if (root == NULL) {
        return 0;
    }
    int leftHeight = getHeight(root->left);
    int rightHeight = getHeight(root->right);
    return leftHeight > rightHeight ? leftHeight + 1 : rightHeight + 1;
}

// 判断是否是平衡二叉树的辅助函数
bool isBalancedHelper(struct TreeNode* root) {
    if (root == NULL) {
        return true;
    }
    int leftHeight = getHeight(root->left);
    int rightHeight = getHeight(root->right);
    if (abs(leftHeight - rightHeight) <= 1 && isBalancedHelper(root->left) && isBalancedHelper(root->right)) {
        return true;
    }
    return false;
}

// 判断是否是平衡二叉树
bool isBalanced(struct TreeNode* root) {
    return isBalancedHelper(root);
}
```
  4.2 本期问题. - 力扣（LeetCode）