Makefile Note （Update in 2022-03-29）

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说明
  • make file 的组成部分
    1. make file 由 变量，目标，规则，注释，函数等部分组成
    2. 其中目标则代表编译的目标，如果编译目标的规则并不会生成目标文件时，则需要 .PHONY 指明
    3. 变量的复制有如下几种： a = b, a := b, a ?= b, a += b
    4. 规则为执行目标生成，或特定任务处理的一组脚本集合，该集合的脚本将会由 /bin/sh 指定的 shell 解释器来执行，而且此处的注释也交由解释器解释
    5. 常见的函数有： $(error xxx), $(warning xxx), $(subst from,to,text), $(patsubst pattern,replacement,text), $(strip string), $(findstring find,in), $(filter pattern...,text), $(sort list), $(call ...), $(shell ...), $(foreach var, list, text), $(join ...), $(basename ...), $(nodir ...), $(dir ...) ...
  • make 返回值
    make 总共有三个返回值：0,1,2
    0 执行成功
    1 执行失败
    2 加了 -q 选项，并且 make 不需要对一些目标更新
  • make 的参数
    检查规则
    • -n / --just-print / --dry-run / --recon 不执行参数，这些参数只是打印命令，不管目标是否更新，把规则和连带规则下的命令打印出来，但不执行，这些参数对于我们调试 makefile 很有用处。
    • -t / --touch 把目标文件的时间更新，但不更改目标文件。
    • -q / --question 找目标的意思，也就是说，如果目标存在，那么其什么也不会输出，当然也不会执行编译，如果目标不存在，其会打印出一条出错信息。
    • -W file / --what-if=file / --assume-new=file / --new-file=file 这个参数需要指定一个文件。一般是是源文件（或依赖文件），Make会根据规则推导来运行依赖于这个文件的命令，一般来说，可以和“-n”参数一同使用，来查看这个依赖文件所发生的规则命令。

    常规参数
    • -C dir / --dirctory=dir 指定读取makefile的目录。如果有多个“-C”参数，make的解释是后面的路径以前面的作为相对路径，并以最后的目录作为被指定目录。如：“make -C ~hchen/test -C prog”等价于“make -C ~hchen/test/prog”。
    • -f 可以用于指定 make 用于解释的根 makefile, 比如 make –f build/platform_x86.mk
    • -I dir / --include-dir=dir 指定一个被包含 makefile 的搜索目标。可以使用多个 “-I” 参数来指定多个目录。
    • -debug=options 输出 make 的调试信息，有以下几个选项: a / b / v / i / j / m, make 的 -d 参数相当与 --debug=a。
    • -j 指明同时运行命令的个数，如果不指明该参数，则 GNU make 默认同一时间只有一条命令执行。 这个值通常和你 CPU 的核数（n）相关，如果你全速编译可以设置 j (1.2-1.5)*n, 如果你还有其他作业需要处理，请适当调整到 j 的值为 n-(1~3)。
    • -i 在执行时忽略所有的错误。
    • -k / --keep-going 出错也不停止运行。如果生成一个目标失败了，那么依赖于其上的目标就不会被执行了。
    • -r 禁止 make 使用任何隐含规则。
    • -R / --no-builtin-variabes 禁止make使用任何作用于变量上的隐含规则。
    • -s / --silent / --quiet 在命令运行时不输出命令的输出。
    • -S / --no-keep-going / --stop 取消 -k 选项的作用。因为有些时候， make 的选项是从环境变量 “MAKEFLAGS” 中继承下来的。 所以你可以在命令行中使用这个参数来让环境变量中的 -k 选项失效。
    • -o file / --old-file=file / --assume-old=file 不重新生成的指定的 file，即使这个目标的依赖文件新于它。
    • -p / --print-data-base 输出 makefile 中的所有数据，包括所有的规则和变量。 这个参数会让一个简单的 makefile 都会输出一堆信息。如果你只是想输出信息而不想执行 makefile，你可以使用 make -qp 命令。 如果你想查看执行 makefile 前的预设变量和规则，你可以使用 make –p –f /dev/null。 这个参数输出的信息会包含着你的 makefile 文件的文件名和行号，所以，用这个参数来调试你的 makefile 会是很有用的，特别是当你的环境变量很复杂的时候。
    • -B / --always 更新所有目标（重编译）
    • -e / --environment-overrides 指明环境变量的值覆盖 makefile 中定义的变量的值。
    • -W file / --what-if=file / --new-file=file / --assume-file=file 假定目标 file 需要更新，如果和 “-n” 选项使用，那么这个参数会输出该目标更新时的运行动作。 如果没有 -n 那么就像运行 UNIX 的 touch 命令一样，使得 file 的修改时间为当前时间。
    • --no-print-directory 禁止“-w”选项。
Tips
  • make 如何知道你的代码应该被更新的？
    make 会根据目标依赖的文件的 mtime 是否新于目标文件来判断该目标是否需要重新编译。 如果你的目标脚本执行并没有生成目标文件，或者生成的目标文件并不等于目标名称，则每次执行到该目标时都会重新编译
  • 编写目标规则的三种形式
    如下所示，但注意， command 如果不是和 target 在同一行，则需要以一个 TAB 作为缩进 
    targets : prerequisites
command
...

targets : prerequisites
command
...

targets : prerequisites ; command
command
...
  • 多目标推到
    多目标的编写方式如下，make 会根据变量中目标名称以及后面的规则进行展开，其中 $< 会替换成依赖,$@ 会替换成目标名称。 
    $(objects): %.o: %.c
$(CC) -c $(CFLAGS) $< -o $@
  • make 的工作流程 
    1. 读入所有的Makefile。
2. 读入被include的其它Makefile。
3. 初始化文件中的变量。
4. 推导隐晦规则，并分析所有规则。
5. 为所有的目标文件创建依赖关系链。
6. 根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。
7. 执行生成命令。
  • 命令包
    命令包以 define 开始， 以 endif 结束，如： 
    define run-yacc
yacc $(firstword $^)
mv y.tab.c $@
endef

    在使用的时候后直接在规则里面调用 $(run-yacc) 即可
    命令包中使用的 $@ $^ 在实际的调用位置会替换成实际的目标和依赖名
  • 条件判断
    make 仅支持一种条件判断方式即 fieq condition, 其中最常见的方式是： 
    ifeq ($(VAR),'some_value')
...
else
...
endif

    而 condition 可以是变量和变量的对比，也可以时变量和参数的对比
    在 condition 中也可以使用 make 支持的函数
    同时还可以使用单变量，有值为真，无值为假
  • Tips
    1. make 会将 makefile 中找到的第一个 target 作为默认 target
    2. make 默认会寻找 Makefile 为名的文件（或者是 makefile ,GNUmakefile 视具体的工具而定），但如果你使用的 -f 参数，则会直接采用指定的文件
    3. 在 makefile 中使用 include 包含外部文件之后，外部文件会直接展开到 include 的位置
    4. 在编写目标的规则脚本前加上 @ 可以在编译的时候不打印规则本身
    5. 正常情况下，规则脚本执行如果报错，则会导致 make 终止运行，但是在规则之前加上 - 可以让 make 忽略报错
    6. 在 make 的时候还可以追加 -n 或者 --just-print 参数，这回打印出目标规则所有的执行语句，但不会执行他们，非常适合调试的时候使用。
    7. 当依赖目标新于目标时，也就是当规则的目标需要被更新时，make会一条一条的执行其后的命令。需要注意的是，如果你要让上一条命令的结果应用在下一条命令时，你应该使用分号分隔这两条命令。
变量相关
  • 特殊变量
    VPATH 该变量保存一个路径列表，路径与路径用冒号分割，该变量主要指示 make 在进行自动推导的时候搜索文件的目录， make 会按照（当前目录，以及该变量指示目录的顺序）来便利。当然也可以在 makefile 中使用 vpath 关键字，这里后面带的目录以空格分割即可
    MAKECMDGOALS 该变量存放你在执行 make 指令时传入的目标列表，如你输入的是 make clean, 那么此时该变量的值就为 clean； 不过如果你没有指定，则该变量为空。
    $$$$ 生成一组随机数字符串
    $$ 代表 $ 字符
  • 变量
    使用 = 对变量赋值时，在只有使用到该变量的时候才会展开，因此如果你的变量 A 的值包含了另外一个变量 B，而变量 B 的值会在之后发生变化，那么在引用 A 的时候，会使用到 B 改变之后的值
    如果要避免上述情况可以使用 := 来进行赋值，使用这种方式赋值，值会在赋值的时候便展开
    如果变量定义过长还可以使用 += 来进行追加
    其次还有一个赋值
    高级用法 1： $(var:a=b) 或者 $(foo:%.o=%.c) ， 把 var 变量中以 a 结尾的值替换成 b 结尾的值
    如果要定义多行命令可以使用如下方式： 
    define two-lines
echo foo
echo $(bar)
endef

    这和命令包非常相似，区别在于，命令包中的规则以 TAB 开头，而这个没有，make 在解释的时候也是依据此来区分的。
  • 变量的 override
    通常，如无特殊申明，makefile 中的变量是可以在执行 make 的时候携带参数来改变的。
    比如，你在 makefile 中定义了一个 var 变量（比如 var=old_value ），然后你在对该 makefile 进行编译的时候给 var 传递了一个值：比如 make var=new_value 那么此时 var 的值 old_value 就会被 new_value 所取代
    而如果你想在 makefile 中忽略参数指定的值，则可以使用 override 指示符，如： override var=old_value
  • 目标变量
    顾名思义，专为目标定义的变量，该变量会覆盖外部的全局变量，使用方法如下： 
    target: var1=value1
target: var2=value2
target:
use $(var1) $(var2) do something

    此外，make 还支持模式变量，即可以给符合该模式的所有 target 定义变量，如： 
    %.o: CFLAGS ?= -O2
$(Objects):%.o:%.c
$(CC -c $@ $(CFLAGS) $^
函数相关

makefile 中的函数和变量一样，可以使用大括号来调用，也可以使用小括号来调用，但是为了风格的统一，建议使用同一种风格。

函数的使用基本形式如 $(function_name, arg1,arg2...), 下面我们会集中介绍集中常用的函数

  • 打印相关
    $(warning text...) 编写该函数的地方会打印出 text 字符串做为警告信息，
    $(error text...) 编写该函数的地方会打印出目标字符串作为错误信息，并会退出 make 的编译过程
  • 外部调用
    $(shell shell_centence), 该函数主要用于调用 shell 脚本并返回脚本的标准输出
    $(call expression,args1,args2...), 该函数主要运行 expression 表达式，而后面的 args1, args2 则为该表达式的参数，在表达式中，参数可以使用 ${1}, $(2) 的形式引用，如： 
    func = $(shell cd ${1} && find -name *.${2})
$(call func,./src,cpp)
$(call func,./src,go)
  • 判断
    $(if condition,then-part>) OR $(if condition,then-part,else-part>)， 和 #ifeq 类似，可以包含两个参数，也可以包含三个参数， 使用例子如下： $(if $(filter foo,bar),@echo match is broken,@echo match works)， viewpdf :=$(if $(filter Darwin,$(uname)), open, evince)
  • 字符串处理
    $(subst from,to,text) 将字符串 text 中的 from 字符串替换成 to 字符串；
    $(patsubst pattern,replacement,text) 将 text 字符串中符合 pattern 格式的字符串替换成 replacement 的串。pattern 中可以使用 % 作为通配符，匹配任意长的字符串； 而 replacement 中的 % 则表示用 patern 在 text 中匹配到的串；此外，这和我们前面“变量章节”说过的相关知识有点相似。 如 $(var:pattern=replacement;) 相当于 $(patsubst pattern,replacement,$(var)) ， 而 $(var: suffix=replacement) 则相当于 $(patsubst %suffix,%replacement,$(var)) 。
    $(strip string) 去掉 string 中开头和结尾的空格
    $(findstring find,in) 在 in 代表的字符串中找到 find 这个字符串，如果找到，则会返回 find 字符串，如果没有找到，则会返回空串
    $(filter pattern...,text) 以 pattern 过滤 text 中的字符串，返回符合 pattern 模式的字符串
    $(filter-out pattern...,text) 该函数返回 text 中去除了符合 pattern 模式的字符串
    $(sort list) 返回对 list 重排之后中以单词升序排列的字符串
    $(word n,text) 返回字符串 text 中第 n 个单词。如果 n 比 text 中的单词数要大，那么返回空字符串。
    $(wordlist startn,endn,text) 从 text 中取出从 startn 到 endn （包含）的单词列表，startn 和 endn 为整形数值， 如果 startn 比 text 中的单词数要大，那么返回空字符串。如果 endn 大于 text 的单词数，那么返回从 startn 开始，到 text 结束的单词串。
    $(words text) 统计 text 的单词个数
    $(firstword text) 取字符串 text 中的第一个单词。
  • 文件处理
    $(dir names...) 取出 names... (文件名序列) 中目录部分
    $(notdir names...) 取出 names... (文件名序列) 的非目录部分（即最后一个 / 后的名字）
    $(suffix names...) 取出 names... (文件名序列) 中文件的后缀（即文件名最后一个 . 后的字符串），如果文件没有 . 那么不会返回此文件的后缀
    $(basename names...) 与 suffix 相反，该函数用于取除后缀意外的文件名部分（未包含前面路径部分）
    $(addsuffix suffix,name...) 给 name... 序列中每一个文件追加后缀
    $(addprefix prefix,name...) 给 name... 序列中每一个文件追加前缀
    $(join list1,list2) 将两个 list 拼接到一起
  • 遍历
    $(foreeach var,list,text) 把参数 list 中的单词逐一取出放到参数 var 所指定的变量中，然后再执行 text 所包含的表达式。
约定俗成

在查看一些开源的代码时，我们经常会看到一个 makefile 中通常都会包含一些共同的 target， 他们完成的功能也大体相同， 而新手了解这些 target 的体意图之后，会提高自己的分析代码效率，而如果你在开发过程中也遵循这些通识，会让你的代码可阅读性更强，结构更完整。 从而间接的提升你的研发效率。

  • all 这个伪目标是所有目标的目标，其功能一般是编译所有的目标
  • clean mostlyclean distclean realclean clobber 这些目标则代表功能是删除所有被 make 创建的文件，而具体的差别在于清理的程度。后四者清理的程度相对于 clean 会更多一点，不过这也是工程实际所考虑的问题
  • install 这个伪目标功能是安装已编译好的程序，其实就是把目标执行文件拷贝到指定的目标中去。
  • print 这个伪目标的功能是例出改变过的源文件。
  • tar 这个伪目标功能是把源程序打包备份。也就是一个tar文件
  • shar
  • dist 个伪目标功能是创建一个压缩文件，一般是把tar文件压成Z文件。或是gz文件
  • TAGS 这个伪目标功能是更新所有的目标，以备完整地重编译使用。
  • check && test 这两个伪目标一般用来测试makefile的流程。
其他
  • gcc 中常用的一些语法

    首先是编译，两次面试都碰到这个问题，其实在实际应用中很少用到，但到特殊情况下不知道也很麻烦，从 c 的源码编译到可执行文件经历着这么四个步骤 预处理（生成预处理文件）--> 编译（产生汇编文件） --> 汇编（产生机器可识别文件） --> 链接（将各个分散的文件链接到一起，并生成程序入口）。通常在编译的时候，可能要自己加入一些指定的库，头文件目录等，其中 -I/path 指定头文件目录，-L/path 指定库文件的目录，-lname (ex：-lmath) 指定库文件的名称（可省略 lib 的前缀），-D 指定全局的符号常量（也就是 C 文件中的宏定义常量，在编译预处理的时候将会作为文件中的普通宏定义常量加入计算），-Wall 该选项会发现程序中一系列的常见错误报告，具体包含哪些选项请 man 一下（不知道 man 什么意思，google 一下 ‘linux man’），-Werror 把所有的警告当作错误处理。

  • debug 程序时在文件中用到的宏

    __DATA__ 获取当前日期，__TIME__ 获取当前时间，__LINE__ 获取打印信息在当前文件中的行号，__FILE__ ���取当前代码所在文件的文件名，__STDC__ 如果当前编译器符合 ISO 标准，其宏值为1，__STDC_VERSION__C标准版本（如果版本为 C89 那么值为 199409L，如果版本为 C99 那么值为 199901L），__STDC_HOSTED__本地系统（hosted，表示拥有完整的标准 C 库）值为1。

  • 平台区分（Machine-Dependent）

    这里之列举常见的，这些参数也是可在编译不同平台做代码兼容而使用，x86/Windows 如果在文件中发现这个宏为真，则标识当前编译平台为 x86/Windows 平台，注意有 x86/Windows 和 x86 之分，Darwin 苹果 OSX 平台，MIPS 一看便知，GNU/Linux同上....， 用法嘛自己去搜索，也可以在 github 上下个多平台兼容的项目下来研究研究。

  • C++11 新新特性

    在这里只是简单的介绍一下各个特性的关键作用，详细的解析与用法请参考后面的[link3]传送门。auto 相当一个泛型变量类型，可用于生成任何变量，变量的类型会由编译器自动分配；decltype 获取一个变量的变量类型，可用于申请新的变量；nullptr空指针，以前的空指针用 0 表示，但是 0 被隐式的保存为整形，目的就是为了避免此种情况；for 支持像 java 类似的 foreach 特性；Lambda 表达式相当于 java 中的闭包；make_tuple() 变长参数申请; 新类型指针（unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr）；新枚举类型像 java 一样封装到一个类里面......（参考文档中，这篇很值得看 --> C++开发者都应该使用的10个C++11特性）

  • gcc 参数 
        -x      // 指定文件所用的语言类型；可选项（"c","objective-c","c-header","c++",
            //      "cpp-output","assembler","assembler-with-cpp"）
    -x none // 关闭对任何语言的说明
    -M      // 输出文档所直接和间接依赖头文件, 用法：gcc -M main.c）
    -MM     // 输出文档所直接依赖的头文件
    -O[n]   // 不使用`-O'选项时,编译器的目标是减少编译的开销,使编译结果能够调试.
            //      意味着语句是独立的:如果在两条语句之间用断点中止程序,你可以对任何变量重新
            //      赋值,或者在函数体内把程序计数器指到其他语句,以及从源程序中 精确地获取你期待的结果.
            // 使用了`-O'选项,编译器会试图减少目标码的大小和执行时间.
            // n=1: 对于大函数,优化编译占用稍微多的时间和相当大的内存.
            // n=2: 包含 n=1 的情况，几乎执行所有的优化工作，
            // n=3: 在 n=1 的情况下还打开了 -finline-functions 选项
            // n=0: 不优化
    .. 详细请移步至 LINK1 or LINK5.

  • 查看当前系统中存在那些可以连接到的库 ldconfig -p ，更多选项在下面说明：

        ldconfig 的参数
    -v      ldconfig 将扫描以及打印能搜到的目录（包括默认的 /lib,/usr/lib　和配置到　/etc/ld.so.conf　中的）。
    -n      仅仅扫描打印指定目录。
    -N      不重建 /etc/ld.so.cache 目录，但为指定 -X 选项运行　ldconfig　的时候照样会更新文件的连接。
    -X      不更新文件的连接
    -f      此参数指定动态库的配置文件，默认是　/etc/ld.so.conf
    -C      此参数指定动态库的缓存文件，默认是　/etc/ld.so.cache
    -r      此参数指定动态索引时的根目录，默认为　/　，比如在调用 /etc/ld.so.conf 时实际调用的是　//etc/ld.so.conf
    -l      进入专家模式手动建立动态库的连接
    -p　    打印所有共享库的名字
    -c      用于指定缓存文件所使用的格式,共有三种:old(老格式),new(新格式)和compat(兼容格式,此为默认格式).
    -V      打印　ldconfig 的版本信息
参考文档
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我是留白；我是留白；我是留白；（重要的事情说三遍）
posted @ 2021-04-23 00:23  Mojies  阅读(126)  评论(0)    收藏  举报