一、Makefile的入门学习

编译工具及构建工具介绍

在之前的课程，都是直接使用gcc对代码进行编译，这对简单的工程是可以的，但当我们遇到复杂的工程时，每次用gcc等编译工具去操作就会显得很低效。因此make工具就出现了， make的出现是为了解决手动编译和链接大型工程的问题，它可以避免重复的工作，提高效率，保证正确性。make工具就根据makefile中的命令进行编译和链接的。但是当工程非常大的时候，手写makefile也是非常麻烦的，如果换了个平台makefile又要重新修改，因此更高级的一些构建系统或者工具工具像cmake、qmake、ninja和auto make就出现了，它们可以根据一些配置文件来自动化编译和链接软件项目。

• cmake是一个跨平台的构建系统，它可以根据CMakeLists.txt中的指令来生成不同平台和工具的工程文件，例如Makefile、Visual Studio解决方案、Ninja文件等。cmake可以支持多种语言和多种架构，它还提供了一些高级功能，如测试、打包、安装等。
• qmake是一个用于Qt项目的构建系统，它可以根据.pro或.pri中的指令来生成Makefile或其他形式的工程文件。
• ninja是一个小巧而快速的构建工具，它可以根据ninja.build中的规则来执行编译和链接命令。ninja主要关注于性能和效率，它可以利用多核处理器和并行处理来加速构建过程。ninja通常不需要用户直接编写配置文件，而是由其他构建系统（如cmake）来生成。
• auto make是一个用于生成Makefile.in文件的工具，Makefile.in是一种用于auto conf的配置文件格式，auto conf是一个用于生成configure脚本的工具。configure脚本是一个用于检测系统环境并生成最终的Makefile文件的脚本Makefile.am是一种用于auto make的配置文件格式，它包含了一些指令和变量，用于定义程序或库的源文件、目标文件、依赖关系和编译选项等。
• make是一个经典而通用的构建工具，它可以根据Makefile中的规则来执行编译和链接命令。make可以支持多种平台和工具，它还提供了一些高级功能，如条件判断、函数调用、模式匹配。

二.Makefile的简单讲解

1. 编译的四个阶段

   回顾下编译的四个过程：预处理（Pre-Processing）、编译（Compiling）、汇编 (Assembliang)、链接（Linking）。

   

2. Makefile的规则

   TARGET....: prerequisites...
   <tab缩进>command
   <tab缩进>...
   <tab缩进>...
   

   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），对于标签这种特性，在后续的讲“伪目标”中会有叙述。prerequisites 就是，要生成那个 target 所需要的文件或是目标。command 也就是 make 需要执行的任意shell命令。

   Makefile一个示例：

   #这是一个Makefile
   debug:
   	@echo "hello world"
   

   Makefile采用#进行一行注释，采用\作为续行符。make后，打印hello world，@的作用是不打印echo指令本身。

   如果，我们要编译下面这个最简单的例子：

   #include <stdio.h>
   int main(int argc, char *argv[])
   {
   	printf("hello world!\n");
   	return 0
   }
   

   Makefile修改如下：

   debug :
   	@echo "hello world"
   
   hello :
   	gcc -o hello hello.c
   
   clean :
   	@rm -f hello
   
   .PHONY: clean
   

   在终端只输入make，执行第一个命令即make debug，make hello相当于在终端输入gcc -o hello hello.c，同理make clean相当于在终端输入rm -f hello。

   .PHONY为伪目标，如果一个目标和一个实际文件同名，那么make会认为该目标已经是最新的，不需要重新生成，也不会执行其命令。通过将目标声明为伪目标，可以避免这种情况，强制执行其命令。

3. 变量赋值和预定义变量

   Makefile中的变量赋值运算符有四种，分别是=、:=、?=和+=。

   • = 表示延迟展开赋值，即变量的值是在使用时才确定，可能会受到后面的赋值影响。
   • := 表示直接赋值，即变量的值是在定义时就确定，不会受到后面的赋值影响。
   • ?= 表示条件赋值，即只有当变量没有被赋值时，才使用等号后面的值作为变量的值。
   • += 表示追加赋值，即将等号后面的值追加到变量原来的值之后，形成一个新的值。
   • $@ 表示生成的目标文件；$^ 表示所有的依赖文件；$< 代表第一个依赖文件。

   示例：

   TARGET = hello
   CC := gcc
   TARGET1 := $(CC) $(TARGET)#'='为延迟赋值 ':='为立即赋值
   CC ?= g++# "?=" 表示如果前面没有定义CC，就定义为g++，如果定义了CC，就不定义了
   CC += -g#'+='为追加。在CC后面追加-g
   
   $(TARGET): hello.c
   	$(CC) -o $@ $^
   
   compile: $(TARGET)
   
   clean:
   	@rm -rf $(TARGET_DIR)
   
   .PHONY: clean compile
   

   make compile编译的结果为gcc -g -o hello hello.c。

三.Makefile的一些常见函数

Makefile函数的基本格式是：$()或者是${ }，其中，是函数名，是函数的参数，参数之间要用逗号分隔开，参数和函数名之间使用空格分开。调用函数的时候要使用字符“$”，后面可以跟小括号或者大括号。

1. wildcard 通配符

   Makefile中的wildcard 是一个函数，用于扩展通配符，返回与通配符匹配的文件列表。通配符是一种特殊的字符，可以表示多个文件名或目录名，常见的通配符有 * 和 ?，分别表示任意长度的任意字符和单个任意字符。格式如下：

   #格式：$(wildcard argments)
   #示例：
   SRC = $(wildcard src/*.c)
   #SRC赋值为src目录中的所有.c文件
   

2. shell

   shell为在终端执行后面的命令并返回结果。

   #格式：$(shell <cmd> <args>)
   #示例：
   SRC = $(shell find . -name *.c)
   #找到当前文件下的所有.c文件
   

3. patsubst替换函数

   #格式：$(patsubst pattern,replacement,text)
   #`patsubst`将text中的pattern全部替换为replacement，pattern和replacement可以包含%通配符。
   #示例：
   SRC = $(wildcard src/*.c)
   OBJ = $(patsubst %.c,%.o,$(SRC))
   #将SRC中的所有.c文件替换为.o文件
   

4. subst替换函数

   #格式：$(subst from,to,text)
   #subst和patsubst类似，是将text中的from替换为to，并返回修改后的字符串。
   #示例：
   $(subst ee,EE,feet on the street)
   #返回结果：fEEt on the strEEt
   

5. dir

   #格式：$(dir NAMES...)
   #dir函数是一个用于从文件名序列中提取目录部分的函数。
   #示例：
   SRC = $(wildcard ./src/*.c)
   OBJ = $(subst .c,,$(SRC))
   TARGET := $(patsubst ./src/%,./obj/%,$(subst .c,,$(SRC)))
   TARGET_DIR = $(dir $(TARGET))
   #SRC为src目录下的所有.c文件，OBJ为将SRC的结果去掉.c,TARGET将OBJ的结果的目录从src变为obj，最后通过TARGET_DIR得到TARGET中的目录，即：./obj/
   

6. suffix

   #格式：$(suffix <names...>)
   #suffix为从文件名序列中取出各个文件名的后缀，返回文件名序列的后缀序列，如果文件没有后缀，则返回空子串。
   #示例：
   $(suffix ./src/foo.c ./src-1.0/bar.c hacks)
   #返回结果：.c .c
   

7. basename

   #格式：$(basename <names...>)
   #从文件名序列中取出各个文件名的前缀部分，返回文件名序列的前缀序列，如果文件没有前缀，则返回空字串。
   #示例：
   $(basename ./src/foo.c ./src-1.0/bar.c hacks)
   #返回结果：./src/foo ./src-1.0/bar hacks
   

8. addsuffix

   #格式：$(addsuffix <suffix>,<names...>)
   #把后缀加到每个单词后面，返回加过后缀的文件名序列。
   #示例：
   $(addsuffix .c,foo bar)
   #返回结果：foo.c bar.c
   

9. addprefix

   #格式：$(addprefix <prefix>,<names...>)
   #把后缀加到每个单词后面，返回加过后缀的文件名序列。
   #示例：
   $(addprefix src/,foo bar)
   #返回结果：src/foo src/bar
   

10. foreach循环函数

    #格式：$(foreach <var>,<list>,<text>)
    #把list中使用空格分割的单词依次取出并赋值给变量var, 然后执行text表达式。
    #示例：
    #$(I_FLAGS)可以-I包含INCLUDE里的库
    INCLUDE = /usr/inclue \
    			/usr/local/inclue
    I_FLAGS := $(foreach var,$(INCLUDE),-I$(var))
    @echo $(I_FLAGS)
    #输出结果：-I/usr/include -I/usr/local/include
    

11. 条件判断

    • ifeq/ifneq语句：

      #ifeq语句：判断参数是否相等，相等为true，否则是false。
      ifeq (arg1, arg2)
          #arg1 arg2 相等执行这里的语句
      else
          #arg1 arg2 不相等执行这里的语句
      endif
      
      #ifneq语句：判断参数是否不等，不等为true，否则为false。
      ifneq (arg1, arg2)
          #arg1 arg2 不相等执行这里的语句
      else
          #arg1 arg2 相等执行这里的语句
      endif
      

    • ifdef/ifndef语句：

      #ifdef语句：判断参数是否有值，有值为true，否则是false。
      ifdef var
          #如果定义了var，执行这里的内容
      else
          #如果没定义var，执行这里的内容
      endif
      
      #ifndef：判断参数是否没有值，没有值为true，否则为false。
      infdef var
          #如果没定义var，执行这里的内容
      else
          #如果定义var，执行这里的内容
      endif