[转]在linux下如何使用Makefile对fortran程序进行编译

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在linux下写过不少的fortran程序，但很少写makefile文件，通常情况下我是手动用ifort或pgf90进行编译，虽然也在大型程序中写过一些代码，但因为都有现成的makefile文件，我也只是修改一下配置参数，先make clean，再make，只要生成可执行程序就算搞定了。今天心血来潮，自己写了几个Makefile，供大家参考。

一、不用Makefile的直接编译
比如有2个简单程序，主程序为main.F90，子程序为sub.F90. 如果直接编译的话，键入
ifort main.F90 sub.F90
就可以生成一个a.out文件，即为可执行程序了。
你也可以指定一个可执行程序的名字，如
ifort main.F90 sub.F90 -o bin.exe
则可以生成bin.exe，实际上与a.out是一样的。
当然，如果你不喜欢用子程序，或者子程序和主程序都写在一个F90文件中（如main.F90），上述的编译语句直接省掉sub.F90就行了，但不推荐这样写程序，特别是程序比较大的情况下，一是程序间的关系容易理不清，另外风险也大，万一哪天把程序删掉了或改错了，损失可就大了。

上面的编译也可以分两步进行，
ifort -c main.F90 sub.F90
ifort -o main.exe main.o sub.o
第一行称为编译compile，第二行称为链接link。这个过程最后还是生成main.exe，第一步生成main.o和sub.o两个目标文件，第二步将目标文件链接成可执行文件main.exe。这看起来有点多此一举，如果在程序不大，子程序不多的情况下，这确实是浪费体力，但如果有几十或几百个子程序（如WRF模式），编译一次可能要花几十分钟或几个小时，那么可以单独编译修改的那个程序生成相应的.o文件就行了，然后再执行第二步链接，这样可以节省不少时间。也就是说，第一步的编译可以分开进行：
ifort -c main.F90
ifort -c sub.F90
在有几个子程序的情况下，这样分开编译虽然花点工夫，还是值得的，因为程序很难一蹴而就，总要调试，总要修改，分解成若干子程序逐个编译更容易各个击破。

二、简单的Makefile文件
我们仍以一行编译语句为例，将其写在Makefiel文件中。使用vi建立一个新的Makefile文件，在其中写入：
main.exe: main.F90 sub.F90
ifort main.F90 sub.F90 -o main.exe
就可以了。你把已有的main.exe删掉，键入make，你会发现生成了新的main.exe. 这就是Makefile文件了，简单吧!
如果报错的话，你看看是不是Makefile中的第二行之前没有用tab键空格，必须用tab键，用空格键是不行嘀。

下面我们再来解释一下Makefile的写作格式
简而言之，Makefile的格式就是二行，第一行定义目标文件和依赖文件，：之前的main.exe为目标文件，：之前后的main.F90和sub.F90为依赖文件。第二行为执行语句，与手动编译相同。好像第一行还是多此一举，还不如手动编译只要一行就搞定，我们看完下一个例子再来讨论这一点。

那么对于编译和链接分解的语句如何写呢。重新打开Makefile文件，将原来的两行删去，再写入：
main.exe:main.o sub.o
ifort -o main.exe main.o sub.o
main.o:main.F90
ifort -c main.F90
sub.o:sub.F90
ifort -c sub.F90
这就可以了，是不是还发现一点异样？语句的顺序和前面手动编译时是反的，先是链接语句，后是编译语句，这一点我们稍后解释。还是先运行一下吧，将原来的.exe和.o文件都删掉，执行make后，是不是可以看到新生成了.o和.exe文件。你还可以试试将其中的main.F90进行修改（比如加一行空格，或加一条注释），再执行make，可以发现，仅更新了main.o和main.exe，而sub.o还是原来的生成时间。这就是make的优势。

我们先来解释一下目标文件和依赖文件的关系，如果任意一个依赖文件发生了改变，则要运行下一行的执行语句，即生成新的目标文件，否则跳过执行文件。在make执行的过程中，实际上并不是顺序执行的，而是先把所有的目标文件和依赖文件检查一遍，从最顶层的目标文件开始，再分解检查各个子目标，将发生变化的依赖文件标记下来，然后再从下向上执行标记语句，最后更新顶层的目标文件。所以写makefile文件的顺序必须是先写顶层的目标文件，也就是连接生成的.exe文件，然后再分别写编译要生成的.o文件，这与手动编译时是不同的。make的工作方式就象警察办案一样，先侦察推演，收集证据；再顺藤摸瓜，收网抓贼。

三、复杂一点的Makefile文件
下面这个例子中用到了变量定义和静态模式
SOURS = main.F90 sub.F90
OBJS = main.o sub.o
BIN = main.exe
F90 = ifort

${BIN}:${OBJS}
${F90} -o ${BIN} ${OBJS}
${OBJS}: %.o :%.F90
${F90} -c $<
先来说说变量定义，这个地球人都知道，只要会写shell脚本的人都能看的懂，如果子程序不多的话也没必要定义来定义去的。