Linux项目自动化构建工具

一.背景

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。

一个工程中的源文件不计其数，按照类型，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。

make是一条命令，makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

二.实例

首先我们要使用makefile，我们就得创建一个makefile文件，makefile或者Makefile都可以，允许首字母大写或者小写。

使用touch makefile命令，创建出makefile文件，或者直接使用vim makefile也可以创建出makefile文件。

向下面这样的一个代码，我们不想使用gcc得到可执行程序，而直接使用make命令来得到可执行程序。

源文件：

 #include<stdio.h>
  2 int main()
  3 {
  4     printf("makefile自动化构建\n");                                                          
  5     return 0;
  6 }

makefile文件：

mybin:test.c
    gcc test.c -o mybin

可以看出，使用了makefile文件，就不需要我们使用gcc生成可执行程序了，使用make命令就可以得到可执行程序。

1.依赖关系

makefile文件的语法：首先写的是可执行程序的名字，然后接着：源文件。

2.依赖方法

依赖方法就是我们要执行的操作，很明显，这里的依赖方法就是gcc编译可执行程序的命令。

注意：依赖方法是按键盘上的TAB键，然后再写后面的语句。

关于依赖关系和依赖方法的理解：

人在这世界上不是一座孤岛，你一定和某些人，某些事等存在着紧密的联系。这样才能很好的完成一件事。

比如说，你的老妈和你就是依赖关系，一定是你老妈叫你去打扫卫生（正确的依赖方法），而不是你去叫你老妈去打扫卫生（错误的依赖方法）。也不可能是别人的老妈叫你打扫卫生，你们都不认识，你当然不会做了（错误的依赖关系）。

所以说，做好一件事情，要有正确的【依赖关系】和【依赖方法】。

当然依赖方法也可以不这么写，我们可以把源文件生成可执行程序的过程写成预处理，编译，汇编，链接。

mybin:test.o
   	gcc test.o -o mybin    #链接 
test.o:test.s
  	gcc -c test.s -o test.o    #汇编 -c
test.s:test.i 
	gcc -S test.i -o test.s    #编译 -S
test.i:test.c
  	gcc -E test.c -o test.i    #预处理 -E

三.实现的原理

make是如何工作的呢？（统一用上面的例子）

①make会在当前目录中查找makefile或者Makefile的文件。

②如果找到，它会找文件中第一个文件，也就是mybin文件，将这个文件作为最终的目标文件。

③mybin依赖的文件test.o是不存在的，那么make会去找test.o的文件，依次类推去找，最后再倒回来执行（像是调用堆栈的过程）

④ 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。

⑤make只管文件的依赖性，如果冒号后面没有文件的话，make就不工作了。

四.项目清理

当一个目录中我们进行各种操作，出来很多文件，我们想要删除这些文件，每次需要我们手动删除这些文件吗？显得很麻烦，于是我们一样可以使用makefile文件自动化删除这些文件。

命令：make clean。

语法：

.PHONY:clean  #这个待会说
clean:                                                                                
	rm -f test.o test.s test.i mybin

clean：是依赖关系，换行加上TAB键，这一行是依赖方法。

这里make和makefile配合使用，就可以实现创建文件，然后删除文件。

五. .PHONY是什么？

.PHONY是一个伪目标，makefile中将.PHONY放在一个目标前，就表示这个目标是一个伪目标。

那.PHONY有什么作用呢？

1.PHONY的作用

防止在makefile中定义的执行命令的目标和工作目录下的实际文件出现名字冲突。

也就是clean前有.PHONY，那么clean操作就可以一直反复执行，一直可以执行它的依赖方法。

这里我们可以一直执行make clean操作，其实第一次make clean操作我们就已经完成文件的删除了，但是还是可以继续执行该命令。

2.PHONY的原理

.PHONY修饰的clean，clean后面的依赖关系为空，.PHONY修饰的目标clean并不是某个依赖项生成的实际文件，因此make不会在当前目录去搜索是否有clean文件。

其实对于clean来说，不加.PHONY修饰也可以实现一直make clean操作，就是因为它依赖的对象为空，生成clean文件时，不需要某些文件必须存在。

没有伪目标：

得到的结果是一样的。

我们知道make操作一次了之后，就不能在继续操作了，这是因为该目录下已经存在该文件了，是最新的文件，除非文件的acm时间变了，我们是不是可以在make前加上.PHONY，也可以一直执行make命令。

当然，结果达到了我们的预期。

为什么make不加.PHONY伪目标，就无法连续多次的使用make呢？这里我们就要探讨一下make的判断机制了。

六.make的判断机制：文件的ACM时间

当我们使用ll命令，查看文件的信息时，会出现一个时间，该时间是最近文件修改的时间，这个时间也叫Modify time。

文件其实还有两个时间Access time和Change time，使用命令【stat+文件名】查看。

1.Access time

Access time简称atime，这是目录或文件最后一次访问的时间。

使用命令cat可以查看文件的内容，也就是访问了文件，那么atime时间就会改变。

可以看出，使用了cat命令查看文件的内容后，文件的atime并没有修改，这是为什么呢？

一般而言，一个文件被访问的频率是很高的，我们看到的文件都是在磁盘存放着的，如果我们每次访问文件，都要修改atime，其实就是访问磁盘，如果linux中充斥着大量的访问磁盘的IO操作，变相的减慢系统的效率。

故而修改文件的atime，添加了【次数限制】。

2.Modify time

Modify time简称mtime，这是目录或文件最后一次被修改的时间。

修改文件的内容，mtime的时间自然会改变，但是这里的修改不是指只有文件的内容修改了才是修改，不是说文件的内容不改变它就不会变，而是文件是否进行了写操作。

比如，我们使用vim打开一个文件，然后我们不修改文件的内容，而使用wq来退出文件。

可以看出确实如此。mtime和文件是否进行了写操作相关。

回到之前，make是如何知道这是一个最新的文件，从而不能多次使用make命令，其实就是比较文件的mtime来看的。

解释:刚开始一定是先有的源文件，使用make命令创建除了可执行程序，源文件时间<可执行程序时间，再次使用make命令就无法实现，因为可执行程序此时就是最新的文件。

但是，当我们对文件执行了写操作的话，源文件的时间就变成了：源文件时间>可执行程序时间，于是此时的源文件就变成了最新的文件，于是就可以继续执行make命令来生成可执行程序。

3.Change time

Change time简称ctime，这是对文件Inode信息最后修改时间。

I 什么是Inode？

理解inode，要从文件储存说起。
文件储存在硬盘上，硬盘的最小存储单位叫做“扇区”（Sector）。每个扇区储存512字节（相当于0.5KB）。
操作系统读取硬盘的时候，不会一个个扇区地读取，这样效率太低，而是一次性连续读取多个扇区，即一次性读取一个“块”（block）。这种由多个扇区组成的“块”，是文件存取的最小单位。“块”的大小，最常见的是4KB，即连续八个 sector组成一个 block。
　　文件数据都储存在“块”中，那么很显然，我们还必须找到一个地方储存文件的元信息，比如文件的创建者、文件的创建日期、文件的大小等等。这种储存文件元信息的区域就叫做inode，中文译名为“索引节点”。

II Inode中的内容？

文件的字节数
文件拥有者的User ID
文件的Group ID
文件的读、写、执行权限
文件的时间戳，共有三个：ctime指inode上一次变动的时间，mtime指文件内容上一次变动的时间，atime指文件上一次打开的时间。
链接数，即有多少文件名指向这个inode
文件数据block的位置

总之，除了文件名以外的所有文件信息，都在存在Inode中。

七.makefile的小招

1.简化makefile写法

正常的写法：

mybin:test.c
	gcc test.c -o mybin 
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mybin

简化的写法①：

mybin:test
	gcc $^ -o $@
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mybin

这里使用$^来代替源文件，也就是依赖文件；$@来代替可执行程序，也就是目标文件。

简化的写法②：

mybin:test
	gcc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mybin

只需要保证-o的后面保证是$@即可。

简化的写法③：

cc=gcc
src=test.c
target=mybin
$(target):$(src)
	cc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
 	rm -f $(target)

2.不显示makefile代码

每次我们使用make或者make clean命令时，它都会把该命令打印出来，可以在makefile中的代码前加上一个@即可，这样每次就不回显了。

mybin:test.c
	@gcc  -o $@ $^ 
.PHONY:clean
clean:
	@rm -f mybin