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一粒金砂(中级)

迅为IMX6ULL开发板Ubuntu下C编程入门(二)

本文是介绍3.3 初识 Makefile+3.4Makefile语法

3.3  初识  Makefile
3.3.1  什么是 Makefile
 3.2 章节我们了解了在 Ubuntu 系统下通过 gcc 编译器来编译 C 程序,在我们演示的历程中只有一个C 文件,我们直接在终端输入 gcc 的编译命令,就完成了 C 程序的编译。我们在实际开发过程中,如果我们的工程有几十个,或者几百几千个 C 文件,我们通过在终端输入 gcc 命令来编译,这显然是不现实的。为了解决这个问题我们可以使用“make”命令,它会解析 Makefile 文件中的指令(应该说是规则)来编译整个工程。在 Makefile 文件中描述了整个工程的所有文件的编译顺序,编译规则。
作为一个专业的程序员,一定要掌握 Makefile 的,我们可以通过 Makefile 能了解到整个工程的处理过程的。
由于Makefile涉及到很多的知识点,以至于可以单独写本书来讲述,所以本章我们只是讲解下Makefile的基础入门,如果详细的研究 Makefile,可以给大家推荐《跟我一起写 Makefile》这个电子文档,该文档已经放在了:i.MX6UL 终结者光盘资料\09_其它参考资料里面了。
3.3.2  第一个 Makefile在本节我们建立这样一个工程,计算两个整形数的和,并将结果在终端显示出来。在这个工程中一共有main.c、calc.c 两个 C 文件和 calc.h 这个头文件。其中 main.c 是主文件,calc.c 负责接收 main.c 传过来的数据,然后进行相加。main.c 文件的内用如下:
#include
include "calc.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
int a = 3, b = 6, sum;
sum = calc(a, b);
printf("%d + %d = %d\n", a, b, sum);
return 0;
}
calc.c 文件内容如下:
#include
int calc(int a, ing b)
{
return (a+b);
}
文件 calc.h 内容如下:
#ifndef _CALC_H
#define _CALC_H
int calc(int a, int b);
#endif
上面就是我们这个工程的所有源文件,我们在终端使用 gcc 编译这个工程,在终端输入“gcc main.ccalc.c -o main”,该命令的意思是用 gcc 对 main.c、calc.c 进行编译,然后输出可执行文件 main,运行结果如下图所示:
1.jpg
通过上图可以看到生成了可执行文件 main,我们在终端运行 main 执行文件,运行结果如下图所示:
2.jpg
我们可以看到上图的运行结果和我们设计的结果是一致的。由于我们的这个工程是有三个文件,如果工程有几百个,几千个的文件,或者如果有一个文件被修改,使用上面的命令将会编译所有的文件,如果我们的工程有上万个文件,编译完一次工程所需要的时间就很可怕。最优的方法就是编译过一次以后,如果后面在编译,只编译修改的文件,这样就会节约很多时间,因此我们修改下编译方法,命令如下:
3.jpg
gcc -c main.c
gcc -c calc.c
gcc main.o calc.o -o main
我们在终端输入上面的命令,结果如下图所示:
4.jpg
上图的第一条和第二条命令里面使用了参数“-c”是把 main.c 和 calc.c 编译成对应的.o 文件,最后一条命令是把编译生成的.o 文件链接成可执行文件 main。假如我们修改了 main.c 这个文件。只需将 main.c这个一个文件重新编译下,然后在把所有的.o 文件重新链接成可执行文件,对应的命令如下:
gcc -c main.c
gcc main.o calc.o -o main
可是这样还有一个问题,如果需要修改的文件有很多,这样工作量也会不小,所以我们需要一个工具:
1.如果工程没有编译过,就会把工程中的.c 文件全部编译并连接成可执行文件
2.如果工程中有某些文件修改了,只编译修改的文件并连接成可执行文件
3.如果工程中的头文件修改了,那么就要编译所有引用这个头文件的.c 文件,并且连 接成可执行文件
我们开头说的 Makefile 就是完成这个功能的,下面我们在工程中建立一个 Makefile 文件来实现这样的功能(注意:文件名字必须为 Makefile,大小写是区分的)。我们使用 vim 创建 Makefile 文件(Makefile和我们的 main.c、calc.c 在同一级目录下),然后输入下面的脚本:
main:main.o calc.o
gcc -o main main.o calc.o
main.o:main.c
gcc -c main.c
calc.o:calc.c
gcc -c calc.c
clean
rm -rf *.o
rm -rf main
上面脚本缩进的行需要使用“Tab”键缩进,不要使用空格,这是 Makefile 的语法要求,编写完成的脚本如下图所示:

 

编写好 Makefile,保存并退出,然后我们在终端输入“make”命令来编译我们的工程,make 命令会在当前目录下查找“Makefile”文件,如果存在的话就按照 Makefile 里面的规则进行编译,如下图所示:
5.jpg
通过上图可以看到编译产生了 main.o、calc.o 和 main 执行文件,说明编译成功了。接下来我们修改下 main.c 这个文件,如下图所示:
6.jpg
然后保存并退出,然后在终端输入“make”再次编译下工程,如下图所示:
7.jpg
通过上图我们可以看到只重新编译了修改的 main.c,并最终重新链接生成可执行文件 main,我们在终端运行可执行文件 main,如下图所示:
8.jpg
3.4 e Makefile 语法
3.4.1  初识 Makefile
Makefile 文件是由一些列的规则组合而成的,格式如下:
target(目标文件) ...: prerequisites(依赖的文件) ...
command(命令)
...
...
比如 3.3.2 中写的 Makefile 的规则:
main.o:main.c
gcc -c main.c
这条规则的 main.o 是目标文件(将要生成的文件),main.c 是依赖的文件(生成 main.o 需要的文件),“gcc -c main.c”是生成 main.o 需要运行的命令。e Makefile  中每行的脚本如果有缩进的情况,必须使用“ Tab ” 键缩进,切记不能使用空格缩进(这是 e Makefile  的语法要求),大家一定要切记!下面我们来分析一下图 3.3.2 章节中写的 Makefile 文件,脚本如下:
1 main:main.o calc.o
2 2 gcc -o main main.o calc.o
3 3 main.o:main.c
4 4 gcc -c main.c
5 5 calc.o:calc.c
6 6 gcc -c calc.c
7 7
8 8 clean:
9 9 rm -rf *.o
10 rm -rf main
从上图的运行结果可以看到最后的结果等于 10 了,和我们程序的设计结果是一样的。
该脚本一共有 4 条规则,1、2 行是第一条规则,3、4 行是第二条规则,5、6 是第三条规则 8、9、10是第四条规则。我们在运行 make 命令的时候,会解析当前目录下的这个 Makefile 文件里面的规则,首先解析第一条规则,第一条规则中的目标文件是 main,只要完成了该目标文件的更新,整个 Makefile 的功能
就完成了。在第一次编译的时候,由于目标文件 main 不存在,则会解析第一条规则,第一条规则依赖文件main.o、calc.o,make 命令会检查当前目录下是否有这两个.o 文件,经过检查发现没有,然后 make 会在Makefile 中查找分别以 main.o、calc.o 为目标的规则(第二条,第三条规则)。执行第二条规则依赖的文件是 main.c,make 命令检查发现当前目录下有这个文件,然后执行第二条规则的命令“gcc -c main.c”生成 main.o 文件。然后执行第三条规则,第三条规则的目标文件是 calc.o,依赖的文件是 calc.c,make命令检查发现当前目录下存在该文件,然后执行第三条规则的命令“gcc -c calc.c”生成 calc.o 文件,至此第一条规则依赖的 main.o、calc.o;两个文件已经生成了,然后运行第一条规则的命令“gcc -o mainmain.o calc.o”生成 main 文件。因为 make 命令运行的时候会从 Makefile 的第一条规则开始解析,然后根据第一条规则的依赖文件去遍历文件中的“对应规则”,然后在根据“对应规则”的依赖文件去遍历“对应的规则”,采用这样递归的方式会遍历出完成第一条规则所需要的所有规则。下面我们来看看第四条规则的目标文件是 clean,我们通过查看发现该规则与第一条规则没有关联,所以我们在运行 make 命令的时候,不会遍历到该规则。我们可以在终端输入“make clean”命令来运行第四条规则,第四条规则没有依赖的文件,所以执行运行命令“rm -rf *.o”和“rm -rf main”,这两条命令的功能是删除以.o 问结尾的所有文件,删除文件 main,运行如下图所示:
9.jpg
通过上图可以看到 main.o、mcalc.o 和 main 三个文件已经删除了。通过该规则我们可以清除编译产生的文件,实现工程的清理。
我们再来总结一下 make 命令的执行过程:
1.make 命令会在当前目录下查找以 Makefile 命名的文件
2.找到 Makefile 文件,就会按照 Makefile 里面的规则去编译,并生成最终文件
3.当发现目标文件不存在或者所依赖的文件比目标文件新(修改时间),就会执行规则对应的命令来更新。我们可以看到 make 是一个工具,他会通过 Makefile 文件里面的内容来执行具体的编译过程。
10.jpg
3.4.2 Makefile  的变量
在 3.3.2 章节中的 Makefile 第一条规则:
main:main.o calc.o
gcc -o main main.o calc.o
在该规则中 main.o、calc.o 这两个文件我们输入了两次,由于我们的额 Makefile 文件内容比较少,如果 Makefile 复杂的情况下,这种重复的输入就会非常占用时间,而且修改起来也会很麻烦,为了解决这个问题,Makefile 可以使用变量。Makefile 的变量是一个字符串。比如上面的规则我们声明一个变量,叫objects,objs 或者是 OBJ,反正不管是什么,只要能够表示 main.o、calc.o 就行了,我们修改上面的规则
1 objects = main.o calc.o
2 2 main( objects)
3 3 gcc -o main $( objects)
我们来分析下修改后的规则,首先第一行是我们定义了一个变量 objects,并给赋值“main.o calc.o”,第二行、第三行用到了变量 objects。Makefile 中的变量引用方式是“$(变量名)”,变量 objects 的赋值使用“=”,Makefile 中变量的赋值还可以使用“:=”、“?=”、“+=”,这四种赋值的区别如下:
1. “= = ” 赋值符
我们先在用户根目录的 work 目录下创建一个 Makefile 脚本,输入下面的内容:
1 ceshi1 = test
2 ceshi2 = $(ceshi1)
3 ceshi1 = temp
4
5 out:
6 @echo ceshi2(ceshi2)
第一行我们定义了变量并赋值“test”,第二行定义了变量 ceshi2 并赋值变量 ceshi1,第三行修改变量ceshi1 的值为“temp”,第五行、第六行是输出变量 ceshi2 的值。我们在终端输入“make out”命令,如下图所示:
11.jpg
在上图可以看到变量 ceshi2 的值是 temp,也就是变量 ceshi1 最后一次的赋值。
2. “ := ” 赋值符
我们修改“=”赋值符中的代码,第二行的“=”改成“:=”,代码如下:
1 ceshi1 = test
2 ceshi2 := $(ceshi1)
3 ceshi1 = temp
4
5 out:
6 @echo ceshi2(ceshi2)
我们在终端输入“make out”命令,如下图所示:
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml10068\wps4.png
我们可以看到上图的运行结果输出变量 ceshi2 的值是 test,虽然在第三行我们修改了变量 ceshi1 的
值,通过本实验我们可以看到“:=”赋值符的功能了。
3. “ ?= ” 赋值符
ceshi ?= test
“?=”赋值符的作用是如果前面没有给变量 ceshi 赋值,那么变量就赋值“test”,如果前面已经赋值了,就使用前面的赋值。
4. “ += ” 赋值符
objs = main.o
objs += calc.o
上面的脚本最后变量 objs 的值是“main.o calc.o”,“+=”赋值符的功能是实现变量的追加。
3.4.3  条件判断
使用条件判断,可以让 make 根据运行时的不同情况选择不同的执行分支。条件表达式可以是比较变量的值,或是比较变量和常量的值。其语法有下面两种:
1.
<条件比较>
[条件为真时执行的脚本]
endif
2.
<条件比较>
[条件为真时执行的脚本]
else
[条件为假时执行的脚本]
endif
条件比较用到的比较关键字有:ifeq、ifneq、ifdef、ifndef。
ifeq 表示如果比较相等,语法如下:
ifeq(<参数 1>, <参数 2>)
ifneq 表示如果不相等,语法如下:
ifneq(<参数 1>, <参数 2>)
ifdef 表示如果定义了变量,语法如下:
ifdef <变量名>
ifndef 表示如果没有定义变量,语法如下:
ifndef <变量名>
3.4.4  使用函数
在 Makefile 中可以使用函数来处理变量,从而让我们的命令或是规则更为的灵活和具有智能。make 所支持的函数也不算很多,不过已经足够我们的操作了。函数调用后,函数的返回值可以当做变量来使用。
函数的调用很像变量的使用,也是以“$”来标识的,语法如下:
$(<函数名> <参数集合>)
或者:
${<函数名> <参数集合>}
函数名和参数集合之间以空格分隔,参数集合的参数通过逗号分隔。函数调用以“$”开头,以圆括号或花括号把函数名和参数括起。感觉很像一个变量。函数中的参数可以使用变量。为了风格的统一,函数和变量的括号最好一样,如使用“$(subst a,b,$(x))”这样的形式,而不是“$(subst a,b,${x})”的形式。
因为统一会更清楚,也会减少一些不必要的麻烦。
接下来我们介绍几个常用的函数,其它的函数可以参考文档《跟我一起写 Makefile》。
t 1.subst  函数
$(subst ,,)
此函数的功能是把字串中的字符串替换成,函数返回被替换过后的字符串。如下示例:
$(subst ee,EE,feet on the street)
以上脚本实现把字符串“feet on the street”中的“ee”字符串替换成“EE”字符串,替换后的字符串
为“feet on the strEEt”。
. 2. t patsubst  函数
$(patsubst ,,)
此函数的功能是查找中的单词(单词以“空格”、“Tab”或“回车”“换行”分隔)是否符合模式,如果匹配的话,则以替换。这里可以包括通配符“%”,表示任意长度的字串。如果中也包含“%”,那么中的这个“%”将是中的那个“%”所代表的字串。(可以用“\”来转义,以“\%” 来表示真实含义的“%”字符)。函数返回被替换过后的字符串。如下示例:
$(patsubst %.c,%.o,x.c bar.c)
以上脚本实现把字串“x.c bar.c”符合模式[%.c]的单词替换成[%.o],返回结果是“x.o bar.o”
3.strip  函数
$(strip )
此函数的功能是去掉字串中开头和结尾的空字符,函数返回被去掉空格的字符串值。如下示例:
$(strip a b c )
以上脚本实现把字串“a b c ”去掉开头和结尾的空格,结果是“a b c”。
. 4. g findstring  函数
$(findstring ,)
此函数的功能是在字串中查找字串,如果找到,那么返回,否则返回空字符串,如下示
例:
$(findstring a,a b c)
$(findstring a,b c)
以上脚本,第一个返回“a”字符串,第二个返回空字符串。
r 5.dir  函数
$(dir )
此函数的功能是从文件名序列中取出目录部分。目录部分是指最后一个反斜杠(“/”)之前的部
分。如果没有反斜杠,那么返回“./”。返回文件名序列的目录部分,如下示例:
$(dir src/foo.c hacks)
以上脚本运行结果返回“src/”。
. 6. r notdir  函数
$(notdir )
此函数的功能是从文件名序列中取出非目录部分。非目录部分是指最后一个反斜杠(“/”)之后
的部分,返回文件名序列的非目录部分,如下示例:
$(notdir src/foo.c)
以上脚本返回字符串“foo.c”
. 7. h foreach  函数
$(foreach ,,)
此函数的功能是把参数中的单词逐一取出放到参数所指定的变量中,然后再执行所包含的表达式。每一次会返回一个字符串,循环过程中,的所返回的每个字符串会以空格分隔,最后当整个循环结束时,所返回的每个字符串所组成的整个字符串(以空格分隔)将会是 foreach 函数的返回值。所以,最好是一个变量名,可以是一个表达式,而中一般会使用这个参数来依次枚举中的单词。如下示例:
names := a b c d
files := $(foreach n,$(names),$(n).o)
以上脚本实现$(name)中的单词会被挨个取出,并存到变量“n”中,“$(n).o”每次根据“$(n)”计算出一个值,这些值以空格分隔,最后作为 foreach 函数的返回,所以$(files)的值是“a.o b.o c.o d.o”。(注意,foreach 中的参数是一个临时的局部变量,foreach 函数执行完后,参数的变量将不在作用,其作用域只在 foreach 函数当中)。
3.4.5  在规则中使用通配符
如果我们想定义一系列比较类似的文件,我们很自然地就想起使用通配符。make 命令支持三种通配符:“*”,“?”和“[...]”,这是和 Unix 的 B-Shell 是相同的。“~”字符在文件名中也有比较特殊的用途。如果是“~/test”,这就表示当前用户根目录下的 test 文件。而“~admin/test”则表示用户 admin 根目录下的 test 文件。通配符代替了一系列的文件,如“*.c”表示所有后缀为 .c 的文件。一个需要我们注意的是,如果我们的文件名中有通配符,如:“*”,那么可以用转义字符“\”,如“\*” 来表示真实的“*”字符,而不是任意长度的字符串。
下面我们来看几个具体的示例:
clean:
rm -rf *.o
上面这个示例说明通配符可以在规则的命令中使用。
print: *.c
上面这个示例说明通配符可以在规则的依赖中使用
objects = *.o
上面这个示例表示了,通符同样可以用在变量中。并不是说[*.o]会展开,objects 的值就是“*.o”。Makefile中的变量其实就是 C/C++中的宏。如果你要让通配符在变量中展开,也就是让 objects 的值是所有[.o]的文件名的集合,那么,你可以这样:
objects := $(wildcard *.o)
这种用法由关键字“wildcard”指出,关于 Makefile 的关键字可以参考文档《跟我一起写 Makefile》。
关于 Makefile 的相关内容我们就介绍到这里,本节只是对 Makefile 做了基本的讲解,Mkaefile 还有大量完结

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