【Linux基础】make / Makefile的使用与编写（多文件的编写）

1. 前言

首先我们先简单介绍一下程序编译的过程：

对于一个.c文件，code.c-> bin(可执行程序) 的过程被称为程序的翻译(编译)，有以下四个步骤：

1. 预处理 (①头文件展开 ②去注释 ③宏替换 ④条件编译)
2. 编译 (把C变成汇编语言
3. 汇编 (把汇编语言变为.0目标二进制文件，且.o文件不可执行)
4. 链接 (本质引入代码中使用的第三方库-c库)

---

在使用gcc指令时：

---

2. make/makefile

2.1 相关概念

1. make 是一条命令，makefile 是一个文件。

2. makefile 带来的好处就是——“自动化编译”。一旦写好，只需要一个 make 命令，整个工程就会完全自动编译，极大地提高了软件开发的效率。

3. make 是一个命令工具，用于解释 makefile 中的指令。一般来说，大多数 IDE 都支持这个命令，例如 Delphi 的 make、Visual C++ 的 nmake 以及 Linux 下 GNU 的 make。由此可见，makefile 已成为一种广泛应用的工程编译方法。

4. makefile 的本质是在编写依赖关系和依赖方法。

---

2.2 关于 依赖关系 与 依赖方法

实例分析

对于下面的c代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
 printf("hello Makefile!\n");
 return 0; 
}

---

其对应的makefile文件：

hello:hello.o
 gcc hello.o -o hello
hello.o:hello.s
 gcc -c hello.s -o hello.o
hello.s:hello.i
 gcc -S hello.i -o hello.s
hello.i:hello.c
 gcc -E hello.c -o hello.i .PHONY:clean
clean:
 rm -f hello.i hello.s hello.o hello

依赖关系

上面的文件 hello ,它依赖 hell.o
hello.o , 它依赖 hello.s hello.s , 它依赖 hello.i
hello.i , 它依赖 hello.c

依赖方法

gcc hello.* -option hello.* ,就是与之对应的依赖关系

---

2.3 makefile都有哪些成分

1. 目标（Targets）变量定义

变量用于定义编译器、编译选项、源文件等，这样可以方便地在整个 Makefile 中使用和修改。

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -I.

• CC 定义了编译器。
• CFLAGS 定义了编译选项，如警告选项和包含目录。

---

2. 目标（Targets）

目标是 make 命令要生成的文件（例如可执行文件），或者是需要执行的命令（如清理中间文件）。目标通常有两个主要部分：目标名称和依赖文件。

all: main

• all 是一个目标，表示生成 main。

---

3. 规则（Rules）

规则定义了如何从源文件生成目标。规则包括三部分：

• 目标：要生成的文件名。
• 依赖：生成目标所需的文件。
• 命令：用于生成目标的命令，通常以制表符（Tab）开始。

main: main.o add.o sub.o
	$(CC) -o $@ $^

• main 是目标，依赖于 main.o、add.o 和 sub.o。
• 命令 $(CC) -o $@ $^ 用于链接目标文件生成可执行文件。

---

4. 模式规则（Pattern Rules）

模式规则用于定义如何生成一类目标。例如，下面的规则定义了如何将每个 .c 文件编译成 .o 文件：

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

• %.o 是目标模式。
• %.c 是源文件模式。
• $< 表示第一个依赖文件，$@ 表示目标文件。

---

5. 伪目标（Phony Targets）

伪目标是不会生成实际文件的目标。它们用于执行特定命令，如清理构建文件。

.PHONY: clean
clean:
	rm -f *.o main

• .PHONY 声明 clean 不是一个文件名，clean 目标会删除所有编译生成的文件。

---

6. 示例 Makefile

结合以上部分，如果要编写以一个完整的makefile大概是下面的代码：

# 变量定义
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -I.

# 源文件和目标文件
SRCS = main.c add.c sub.c mul.c div.c
OBJS = $(SRCS:.c=.o)
EXEC = main

# 默认目标
all: $(EXEC)

# 链接目标文件生成可执行文件
$(EXEC): $(OBJS)
	$(CC) -o $@ $^

# 编译每个源文件生成目标文件
%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

# 清理生成的文件
clean:
	rm -f $(OBJS) $(EXEC)

.PHONY: all clean

---

2.4 使用实例（通用写法）

首先创建Makefile/makefile文件(两者无区别)和所需要的多文件，
这里我们使用比较简单的例子

Version1:

此时执行后直接生成mybin，若想生成其他的临时文件可以仿照分析实例中makefile来写

此时我们的目录文件为

make后生成mybin文件

此时目录文件

make clean快速删除生成文件

---

Version2:

此时目录文件为

make后生成mybin和相应.o文件(.o是我们在Makefile中自己指定的，可以选择不生成或是生成别的)

make clean删除生成的文件

我们在使用make clean的时候，系统会把相应内容打印出来，如果不需要打印，在 clean: 下加一个 @即可

2.5 对于稍复杂的项目

如果遇到一些项目实际需要的可执行程序不止一个，在不同的文件夹下，应该怎么做？

我们来看下面的代码：

.PHONY: all
all:
	@cd compile_server;\
	make;\
	cd -;\
	cd oj_server;\
	make;\
	cd -;

.PHONY:output
output:
	@mkdir -p output/compile_server;\
	mkdir -p output/oj_server;\
	cp -rf compile_server/compile_server output/compile_server;\
	cp -rf compile_server/temp output/compile_server;\
	cp -rf oj_server/conf output/oj_server/;\
	cp -rf oj_server/lib output/oj_server/;\
	cp -rf oj_server/questions output/oj_server/;\
	cp -rf oj_server/template_html output/oj_server/;\
	cp -rf oj_server/wwwroot output/oj_server/;\
	cp -rf oj_server/oj_server output/oj_server/;

.PHONY:clean
clean:
	@cd compile_server;\
	make clean;\
	cd -;\
	cd oj_server;\
	make clean;\
	cd -;\
	rm -rf output;

---

下面来解释上面的代码：

当我们保证每个子项目内的代码结构没有问题且makefile正确编写的前提下：

all：这个目标在执行时会依次进入 compile_server 和 oj_server 目录，分别运行 make 命令来构建这两个子项目。

output：随后通过该目标创建输出目录，并将编译后的文件和其他必要的文件复制到 output 目录中。

最后可以通过clean一键将子项目生成的文件删除。

---

2.6 gcc 相关选项

我们在使用makefile进行程序编译的过程中，一般会使用gcc / g++，这里简单介绍一下其相关的选项，直接总结出下表：

选项	用途	示例
-o <file>	指定输出文件的名称	gcc hello.c -o hello
-c	只进行编译，不进行链接，生成目标文件 .o	gcc -c hello.c
-S	生成汇编代码，输出 .s 文件	gcc -S hello.c
-E	只进行预处理，输出预处理后的源代码	gcc -E hello.c
-O0	关闭优化（适合调试）	gcc -O0 hello.c -o hello
-O1	基本优化	gcc -O1 hello.c -o hello
-O2	常见的优化级别，增加执行效率	gcc -O2 hello.c -o hello
-O3	最大化优化，可能增加代码大小，适用于性能敏感程序	gcc -O3 hello.c -o hello
-Os	优化代码以减少文件大小	gcc -Os hello.c -o hello
-Ofast	更激进的优化，可能违反标准以提高性能	gcc -Ofast hello.c -o hello
-funroll-loops	启用循环展开优化	gcc -funroll-loops hello.c -o hello
-g	生成调试信息，以便于使用 gdb 调试	gcc -g hello.c -o hello
-ggdb	生成 GDB 特定的调试信息	gcc -ggdb hello.c -o hello
-Wall	启用所有常见的警告	gcc -Wall hello.c -o hello
-Werror	将警告视为错误，编译时遇到警告则停止编译	gcc -Wall -Werror hello.c -o hello
-D<macro>	定义预处理宏	gcc -DDEBUG hello.c -o hello
-U<macro>	取消定义宏	gcc -UDEBUG hello.c -o hello
-std=c99	指定 C99 标准（C 语言标准）	gcc -std=c99 hello.c -o hello
-std=c++11	指定 C++11 标准（C++ 语言标准）	g++ -std=c++11 hello.cpp -o hello
-fno-rtti	禁用运行时类型识别（RTTI）	g++ -fno-rtti hello.cpp -o hello
-fexceptions	启用 C++ 异常处理	g++ -fexceptions hello.cpp -o hello
-L<dir>	指定库文件搜索目录	gcc hello.c -L/usr/local/lib -lmylib -o hello
-l<library>	链接指定的库文件	g++ hello.cpp -o hello -lm
-static	强制进行静态链接	gcc -static hello.c -o hello
-shared	生成共享库文件（动态库）	gcc -shared -o libhello.so hello.c
-fPIC	生成位置无关代码，通常用于生成共享库	gcc -fPIC -shared -o libhello.so hello.c
-v	显示详细的编译过程	gcc -v hello.c -o hello
-pipe	使用管道传输中间文件，加速编译过程	gcc -pipe hello.c -o hello
-fno-asm	禁用汇编代码生成	gcc -fno-asm hello.c -o hello
-M	生成 Makefile 所需的依赖文件	gcc -M hello.c
-MM	生成 Makefile 依赖，仅包含系统头文件依赖	gcc -MM hello.c
-fstack-protector	启用栈保护功能，防止栈溢出攻击	gcc -fstack-protector hello.c -o hello