什么是 Makefile，它是如何工作的？

使用此便捷的自动化工具更有效地运行和编译程序。

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Opensource.com

如果希望在某些文件更新时运行或更新任务，可以使用 make 实用程序。 make 实用程序需要一个文件 Makefile (或 makefile)，它定义了要执行的任务集。您可能使用 make 从源代码编译程序。大多数开源项目使用 make 来编译最终可执行的二进制文件，然后可以使用 make install 安装该文件。

在本文中，我们将使用基本和高级示例来探讨 make 和 Makefile。在开始之前，请确保 make 已安装在您的系统中。

基本示例

让我们首先在终端上打印经典的“Hello World”。创建一个空目录 myproject，其中包含一个带有以下内容的 Makefile 文件

say_hello:
        echo "Hello World"

现在通过在目录 myproject 中键入 make 来运行该文件。输出将是

$ make
echo "Hello World"
Hello World

在上面的例子中，say_hello 的行为类似于函数名，就像在任何编程语言中一样。这被称为 *目标*。 *先决条件* 或 *依赖项* 遵循目标。为了简单起见，我们在此示例中未定义任何先决条件。命令 echo "Hello World" 称为 *配方*。 *配方* 使用 *先决条件* 来实现 *目标*。目标、先决条件和配方一起构成 *规则*。

总而言之，以下是典型规则的语法

target: prerequisites
<TAB> recipe

例如，目标可能是依赖于先决条件（源文件）的二进制文件。另一方面，先决条件也可以是依赖于其他依赖项的目标

final_target: sub_target final_target.c
	Recipe_to_create_final_target

sub_target: sub_target.c
	Recipe_to_create_sub_target

目标不一定是文件；它可以只是配方的名称，就像我们的例子一样。我们称这些为“伪目标”。

回到上面的例子，当执行 make 时，整个命令 echo "Hello World" 会被显示，然后是实际的命令输出。我们通常不希望这样。要禁止回显实际命令，我们需要在 echo 前面加上 @

say_hello:
        @echo "Hello World"

现在再次尝试运行 make。输出应该只显示这个

$ make
Hello World

让我们在 Makefile 中添加更多伪目标：generate 和 clean

say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
	@echo "Creating empty text files..."
	touch file-{1..10}.txt

clean:
	@echo "Cleaning up..."
	rm *.txt

如果在更改后尝试运行 make，则只会执行目标 say_hello。这是因为 makefile 中的第一个目标才是默认目标。通常称为 *默认目标*，这就是您将在大多数项目中看到 all 作为第一个目标的原因。 all 的职责是调用其他目标。我们可以使用一个名为 .DEFAULT_GOAL 的特殊伪目标来覆盖此行为。

让我们将其包含在 makefile 的开头

.DEFAULT_GOAL := generate

这将运行目标 generate 作为默认值

$ make
Creating empty text files...
touch file-{1..10}.txt

顾名思义，伪目标 .DEFAULT_GOAL 一次只能运行一个目标。这就是为什么大多数 makefile 都包含 all 作为可以根据需要调用任意多个目标的目标。

让我们包含伪目标 all 并删除 .DEFAULT_GOAL

all: say_hello generate

say_hello:
	@echo "Hello World"

generate:
	@echo "Creating empty text files..."
	touch file-{1..10}.txt

clean:
	@echo "Cleaning up..."
	rm *.txt

在运行 make 之前，让我们包含另一个特殊的伪目标 .PHONY，我们在其中定义所有不是文件的目标。无论是否已存在具有该名称的文件或其上次修改时间是什么，make 都会运行其配方。这是完整的 makefile

.PHONY: all say_hello generate clean

all: say_hello generate

say_hello:
	@echo "Hello World"

generate:
	@echo "Creating empty text files..."
	touch file-{1..10}.txt

clean:
	@echo "Cleaning up..."
	rm *.txt

make 应该调用 say_hello 和 generate

$ make
Hello World
Creating empty text files...
touch file-{1..10}.txt

一个好的做法是不在 all 中调用 clean 或将其作为第一个目标。当需要清理时，应该手动调用 clean 作为 make 的第一个参数

$ make clean
Cleaning up...
rm *.txt

既然您已经了解了基本 makefile 的工作方式以及如何编写简单的 makefile，让我们来看一些更高级的示例。

高级示例

变量

在上面的示例中，大多数目标和先决条件值都是硬编码的，但在实际项目中，这些值会被变量和模式替换。

在 makefile 中定义变量的最简单方法是使用 = 运算符。例如，将命令 gcc 分配给变量 CC

CC = gcc

这也称为 *递归扩展变量*，它在规则中像下面这样使用

hello: hello.c
    ${CC} hello.c -o hello

您可能已经猜到，当配方传递到终端时，它会像下面这样展开

gcc hello.c -o hello

${CC} 和 $(CC) 都是调用 gcc 的有效引用。但是，如果尝试将变量重新分配给自己，则会导致无限循环。让我们验证一下

CC = gcc
CC = ${CC}

all:
    @echo ${CC}

运行 make 将导致

$ make
Makefile:8: *** Recursive variable 'CC' references itself (eventually).  Stop.

为避免这种情况，我们可以使用 := 运算符（这也称为 *简单扩展变量*）。我们应该可以顺利运行下面的 makefile

CC := gcc
CC := ${CC}

all:
    @echo ${CC}

模式和函数

以下 makefile 可以通过使用变量、模式和函数来编译所有 C 程序。让我们逐行探讨它

# Usage:
# make        # compile all binary
# make clean  # remove ALL binaries and objects

.PHONY = all clean

CC = gcc			# compiler to use

LINKERFLAG = -lm

SRCS := $(wildcard *.c)
BINS := $(SRCS:%.c=%)

all: ${BINS}

%: %.o
	@echo "Checking.."
	${CC} ${LINKERFLAG} $< -o $@

%.o: %.c
	@echo "Creating object.."
	${CC} -c $<

clean:
	@echo "Cleaning up..."
	rm -rvf *.o ${BINS}

以 # 开头的行是注释。
行 .PHONY = all clean 定义了伪目标 all 和 clean。
变量 LINKERFLAG 定义了在配方中与 gcc 一起使用的标志。
SRCS := $(wildcard *.c)：$(wildcard pattern) 是 *文件名函数* 之一。在这种情况下，所有带有 .c 扩展名的文件都将存储在变量 SRCS 中。
BINS := $(SRCS:%.c=%)：这被称为 *替换引用*。在这种情况下，如果 SRCS 的值为 'foo.c bar.c'，则 BINS 将具有 'foo bar'。
行 all: ${BINS}：伪目标 all 将 ${BINS} 中的值作为单独的目标调用。
规则
```
%: %.o
  @echo "Checking.."
  ${CC} ${LINKERFLAG} $&lt; -o $@
```
让我们看一个例子来理解这个规则。假设 foo 是 ${BINS} 中的值之一。那么 % 将匹配 foo (% 可以匹配任何目标名称)。以下是规则的展开形式
```
foo: foo.o
  @echo "Checking.."
  gcc -lm foo.o -o foo
```
如图所示，% 被 foo 替换。 $< 被 foo.o 替换。 $< 模式匹配先决条件，而 $@ 匹配目标。将为 ${BINS} 中的每个值调用此规则

规则

%.o: %.c
  @echo "Creating object.."
  ${CC} -c $&lt;

前一个规则中的每个先决条件都被认为是此规则的目标。以下是规则的展开形式

foo.o: foo.c
  @echo "Creating object.."
  gcc -c foo.c

最后，我们删除目标 clean 中的所有二进制文件和目标文件。

以下是上述 makefile 的重写，假设它位于具有单个文件 foo.c: 的目录中：

# Usage:
# make        # compile all binary
# make clean  # remove ALL binaries and objects

.PHONY = all clean

CC = gcc			# compiler to use

LINKERFLAG = -lm

SRCS := foo.c
BINS := foo

all: foo

foo: foo.o
	@echo "Checking.."
	gcc -lm foo.o -o foo

foo.o: foo.c
	@echo "Creating object.."
	gcc -c foo.c

clean:
	@echo "Cleaning up..."
	rm -rvf foo.o foo

有关 makefile 的更多信息，请参阅 GNU Make 手册，其中提供了完整的参考和示例。

您还可以阅读我们的 GNU Autotools 简介，了解如何自动生成编码项目的 makefile。

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Linux

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Sachin Patil

Sachin 热衷于自由和开源软件。他是 GNU Emacs 的忠实用户，喜欢谈论和撰写有关开源、GNU/Linux、Git 和 Python 的文章。他以前曾在 OpenStack、ManageIQ/CloudForms 和 Red Hat Insights 上工作过。他也喜欢在业余时间探索 Swift 对象存储。您可以通过 IRC 与他联系，即 psachin@{Libera.Chat, Freenode, OFTC, gnome}。

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