GNU make/簡介

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make簡介

首先要有一個名為「Makefile」的文件告訴make需要作什麼。絕大多數情況下，Makefile主要讓make完成編譯與連結程序的工作。

本章我們討論一個簡單的Makefile，這個Makefile會編譯與連結一個由八個C原始碼文件和三個頭文件組成的文本編輯器程序。該 Makefile還會告訴make如何在有明確指示的時候運行各種各樣的命令（比如說接到清除指示時，make運行刪除某些文件的命令）。要閱讀更複雜的 Makefile代碼，翻至附錄C 一個複雜的Makefile實例。

當make重新編譯該文本編輯器時，所有的C原始碼文件都會被重新編譯。如果一個頭文件被修改，那麼為了保證整體程序無損，包含該頭文件的所有C原始碼文件都必須要重新編譯。原始碼文件每經過一次編譯都會有一個與自己對應的OBJ文件生成。最後，若有原始碼文件被重新編譯，所有OBJ文件不管是以前生成的還是新生成的，都會被用來連結生成新的可執行文本編輯器程序。

規則大概是什麼樣的

一個簡單的Makefile所包含的「規則」形式如下

目标 ...：先决条件
     命令
     ...
     ...

目標的名稱一般與生成的文件名稱一致（像可執行程序和OBJ文件）。目標的名稱 也可以是要進行的動作，比如說「clean」（參見第四章第五節 偽目標）。

先決條件是用以生成目標的輸入文件，而一個目標往往依賴於多個文件。

命令是make要執行的動作，而一個規則往往要多行命令。請注意：在每個命令前都必須輸入一個Tab！一般粗心大意的人容易在這個問題上犯錯。

通常有先決條件規則的命令會在先決條件被改動之後執行。但也有一些執行特殊命令的規則沒有先決條件，比如說目標「clean」所在的規則就沒有先決條件，該規則含有刪除命令。

接下來規則會說明與特定規則關聯的文件應該何時被操作，如何被操作。然後make執行先決條件中的命令，用以生成或更新目標。此外，規則還可以對何時與如何進行一個動作下令。參見第四章 編寫規則。

除了規則之外，Makefile文件也可以有其他內容，但一個簡單的Makefile只需有規則即可。規則寫出來會比範例中所寫的略顯複雜，但或多或少含有與其一致的部分。

一份簡單的Makefile文件

底下有一份簡單易懂的Makefile文件，該文件描述了各種依賴關係：可執行程序edit依賴於八個OBJ檔，八個OBJ檔依賴於八個C原始程式碼和三個標頭檔。

在本例中，所有C原始程式碼都包含了「defs.h」標頭檔，只有定義了編輯命令的C原始程式碼才包含「command.h」標頭檔，而只有只有能改變編輯器緩衝區的低層C原始程式碼才包含「buffer.h」標頭檔。

     edit : main.o kbd.o command.o display.o \
            insert.o search.o files.o utils.o
             cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \
                        insert.o search.o files.o utils.o
     
     main.o : main.c defs.h
             cc -c main.c
     kbd.o : kbd.c defs.h command.h
             cc -c kbd.c
     command.o : command.c defs.h command.h
             cc -c command.c
     display.o : display.c defs.h buffer.h
             cc -c display.c
     insert.o : insert.c defs.h buffer.h
             cc -c insert.c
     search.o : search.c defs.h buffer.h
             cc -c search.c
     files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
             cc -c files.c
     utils.o : utils.c defs.h
             cc -c utils.c
     clean :
             rm edit main.o kbd.o command.o display.o \
                insert.o search.o files.o utils.o

本例用反斜線「\」將每個長行都分成兩行，如此功能上與長行相同，而且減少了閱讀長行的難度。

要用此Makefile生成可執行程序edit，請鍵入：

make

要用此Makefile刪除目錄中所有OBJ文件和可執行程序「edit」，請鍵入：

make clean

在本例中，目標包括，可執行程序「edit」以及OBJ文件「main.o」與「kdb.o」；先決條件也有許多，如「main.c」與「defs.h」；而每個「.o」文件都既為目標，又是先決條件；命令包括「cc -c main.c」與「cc -c kbd.c」。

若目標為文件，則該文件會在其先決條件被改動後重編譯與連結。另外，會自動生成的先決條件首先更新。本例中，「edit」依賴於八個OBJ文件；OBJ文件「main.o」依賴於原始碼文件「main.c」與頭文件「defs.h」。

Shell命令跟隨在目標與先決條件的下一行，該命令控制更新目標文件。每個命令行首必須要有Tab鍵入，以此區分命令行與Makefile中的其他行。（想想看，make全然不知命令是如何工作的，必須由程式設計師提供命令來更新目標。make所能幹的只有執行程式設計師給出命令，然後再根據命令判斷目標文件是否需要更新；如需要，更新之）。

目標「clean」不是一個文件，僅僅是動作的名稱而已。因為這個規則不包含其他動作，而且也不是其他任何規則的先決條件，所以，make不會執行此處操作，除非被特別指定。請注意，此規則既非其他規則之先決條件，亦無先決條件，故此規則唯一目的為運行特定命令。目標若只含命令而與其他文件不相關聯，則稱此目標為偽目標。可參閱第四章第五節 偽目標，了解詳情。另外，請參閱第五章第五節 命令中的報錯信息，了解如何忽略rm或者其他命令的報錯信息。

make如何執行一個Makefile的指令

在默認情況下，make的工作始於第一個目標（只要這個目標不是以「。」開頭的）。此目標稱為默認最終目標（如果不想使用這個默認規定，可以在命令行中輸入「make 目標名」（參見第九章第二節 用以確定最終目標的參數）或者更改變量（參見第三章第六節 其它的特殊變量）「.DEFAULT_GOAL」以改變默認最終目標）。

上一節簡單示例中，默認最終目標是更新可執行程序「edit」，故將其列入規則首位。

因此，輸入以下命令：

make

make首先讀取本目錄的Makefile，而後開始運行第一個規則。在此例中，規則用以重連結「edit」；但在執行這條規則之前，make必須完成所有「edit」依賴的規則，這些規則就是那些OBJ文件；而每個OBJ文件都會運行自己的一套規則，這些規則會通過編譯各自原始碼的方式來更新每個「.o」文件。如果頭文件或者原始碼文件的修改時間比依賴其的OBJ文件要晚，或者OBJ文件不存在，那麼重新編譯就必須要進行。

那些非最終目標之所以會被運行，是因為最終目標與之相關。而與最終目標無關的規則就不會被執行，除非被特指（如「make clean」）。

在重編譯一個OBJ文件之前，make會先更新其先決條件，先決條件包括原始碼文件與頭文件。此例中的Makefile並沒有針對原始碼文件與頭文件的操作，另外這些「.c」與「.h」文件也不是規則的名稱，故make在此不做任何事情。但make會自動更新自動生成的C程序，比如說由Bison或Yacc生成的，由此次規則生成的。

在編譯完所有需要的OBJ文件後，make會決定是否重連結「edit」。如果「edit」文件不存在或者OBJ文件比「edit」文件要新，則重連結工作一定要作。如果OBJ文件是剛編譯出的，其時間晚於「edit」文件，故此時「edit」文件要被重連結。

因此，如果更改了「insert.c」文件再運行make；make會先編譯「insert.c」文件生成「insert.o」文件，再連結生成「edit」文件。若更改的是「command.h」，再運行make；make會編譯生成「kdb.o」、「command.o」、「files.o」再連結生成「edit」。

用變量簡化Makefile

在上例中，生成「edit」的OBJ文件組被列舉了兩次（這裡在重複一次）：

     edit : main.o kbd.o command.o display.o \
                   insert.o search.o files.o utils.o
             cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \
                        insert.o search.o files.o utils.o

如此重複書寫，容易造成錯誤；另外，若有新OBJ文件加入系統，本應可以只添加新文件而不考慮原有的OBJ文件。若採用變量協助工作，則既可減少出錯機率，亦能簡化Makefile。變量允許先對一段文本字符串定義，以後需要書寫諸OBJ文件時，可以只輸入變量而不需要把所有OBJ文件列出（參見第六章 如何使用變量）。

此處，一個習慣性做法是，在每個Makefile中加入名為「objects」、「OBJECTS」、「objs」、「OBJS」、「obj」或者「OBJ」的變量，用以列出全部OBJ文件的名稱。在Makefile中，可以用如下方式定義變量「objects」：

 objects = main.o kbd.o command.o display.o \
               insert.o search.o files.o utils.o

定義之後，文件時需要列出諸OBJ文件處可用「$(objects)」代替（參見第六章 如何使用變量）。

下面就是用變量來描述諸OBJ文件的Makefile，簡單而完整：

objects = main.o kbd.o command.o display.o \
               insert.o search.o files.o utils.o
     
     edit : $(objects)
             cc -o edit $(objects)
     main.o : main.c defs.h
             cc -c main.c
     kbd.o : kbd.c defs.h command.h
             cc -c kbd.c
     command.o : command.c defs.h command.h
             cc -c command.c
     display.o : display.c defs.h buffer.h
             cc -c display.c
     insert.o : insert.c defs.h buffer.h
             cc -c insert.c
     search.o : search.c defs.h buffer.h
             cc -c search.c
     files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
             cc -c files.c
     utils.o : utils.c defs.h
             cc -c utils.c
     clean :
             rm edit $(objects)

讓make自己推算出要執行的命令

不必將每個編譯C原始碼文件的命令全部寫出，因為make可以構造出這些命令：make有一個隱規則可通過命令「cc -c」生成與「.c」文件前綴名一致的「.o」文件的命令，比如將「main.c」編譯成「main.o」的命令「cc -c main.c -o main.o」。此處可以把命令中寫「.o」的部分省略。參閱第十章 使用隱規則。

當「.c」文件以下例方法自動被使用時，「.c」文件會自動加入到先決條件中。在先決條件中省略「.c」文件的同時，編譯命令也被省略了。

下面是個完整的例子。例子中包括了上面兩種省略方法，而且也使用了上一節所說的「objects」變量。

  objects = main.o kbd.o command.o display.o \
               insert.o search.o files.o utils.o
     
     edit : $(objects)
             cc -o edit $(objects)
     
     main.o : defs.h
     kbd.o : defs.h command.h
     command.o : defs.h command.h
     display.o : defs.h buffer.h
     insert.o : defs.h buffer.h
     search.o : defs.h buffer.h
     files.o : defs.h buffer.h command.h
     utils.o : defs.h
     
     .PHONY : clean
     clean :
             rm edit $(objects)

本例與實際應用中Makefile相差無幾（複雜化的「clean」規則在其他地方有所討論。參見第四章第五節 偽目標與第五章第五節 命令中的報錯信息）。

隱規則使用簡便，故尤為重要。讀者會頻繁見到隱規則的使用。

另一種格式的Makefile

當組成Makefile的全為規則時，可以用另一種形式的Makefile代替前面的。下面這種形式的Makefile全部以先決條件代替，此為全文：

     objects = main.o kbd.o command.o display.o \
               insert.o search.o files.o utils.o
     
     edit : $(objects)
             cc -o edit $(objects)
     
     $(objects) : defs.h
     kbd.o command.o files.o : command.h
     display.o insert.o search.o files.o : buffer.h

這裡，「defs.h」為所有OBJ文件的先決條件；「command.h」與「buffer.h」為特定OBJ文件的先決條件。

不知這樣緊湊的寫法是否為一些人的愛好，但還是有一些人不喜歡這種寫法，認為將一個目標跟與之對應的信息寫在一起顯得比較清楚。

清理目錄的規則

編寫Makefile所要寫的不僅僅編譯程序。Makefile還能做一些編譯外的事情，比如說，如何將一個目錄里的OBJ文件與可執行文件清理乾淨。

下面就是一例，演示如何用make以完成清除工作：

     clean:
             rm edit $(objects)

在實際應用中Makefile可能會寫得更複雜，以應對突發事件，下為例：

.PHONY : clean
     clean :
             -rm edit $(objects)

本例的Makefile，可在有文件名為「clean」時避免混淆，還可在rm報錯時仍舊執行。（參見第四章第五節 偽目標與第五章第五節 命令中的報錯信息）

此類規則不可置於Makefile文首，這是由於一般不願讓其作為默認規則執行！故在前幾節的完整Makefile示例中，用「edit」為默認規則，以便編譯與重編譯。

因為「clean」並非「edit」的先決條件，故此規則在make沒有參數時不會運行。若要運行此規則，鍵入命令「make clean」（參見第九章 如何運行make）。