嵌入式Linux应用开发基础知识(四)——Makefile语法

前面我们介绍了Makefile运行规则，这一章我们介绍Makefile的语法。

1. 通配符

什么是通配符？学过其他编程语言的可能只要什么叫通配符，通配符是一种特殊语句，主要有星号(*)和问号(?)，用来模糊搜索文件。当查找文件夹时，可以使用它来代替一个或多个真正字符。

1.1 Makefile常见通配符

Makefile具有较多通配符，但是常见的也就几种。如下所示：

• %.o或%.c : 该通配符表示任意的.o文件或者.c文件
• $@ : 表示目标
• $< : 表示第一个依赖文件
• $^ : 表示所有依赖文件

1.2 Makefile常见通配符实验

以下为上节课我们使用的Makefile文件

test : main.o sub.o
        gcc -o test main.o sub.o
main.o : main.c
        gcc -c -o main.o main.c
sub.o : sub.c
        gcc -c -o sub.o sub.c

我们将使用通配符进行改进，实现我们使用%.o和%.c文件进行改进，

test : main.o sub.o
        gcc -o test main.o sub.o
%.o : %.c
        gcc -c -o main.o main.c

运行逻辑：

• 当一开始运行程序时，没有main.o，那么会向下查找，发现通配符%.o, 那么此时将%替换为main，执行: gcc -c -o main.o main.c 命令
• 生成main.o后，再次查找依赖sub.o, 发现没有改文件，那么需要往下查找，此时将%替换为sub, 执行gcc -c -o main.o main.c命令，不过意外的是，这里还是生成main.o, 最后还会编译不了 test, 系统报错，相应过程见下图。
  
  需要对上述Makefile进行修改，使用

test : main.o sub.o
        gcc -o test main.o sub.o
%.o : %.c
        gcc -c -o $@ $<

$@表示目标 , $<表示第一个依赖文件， 那么当%为main时，此时 $@ 表示main.o, $<表示main.c。当%为sub时，此时 $@ 表示sub.o, $<表示sub.c。 具体运行过程见下图：

这样就能正常运行了， 不过是否考虑到一个问题，如果有很多OBJ文件呢？ 难道我们需要一个一个加上XX.o吗，那么此时gcc -o test main.o sub.o这条语句得使劲加？显然这样是不智能的，我们可以使用$^ : 通配符，表示所有依赖文件，改进的程序如下:

test : main.o sub.o
        gcc -o test $^
%.o : %.c
        gcc -c -o $@ $<

当运行 gcc -o test $^ 命令时，程序会将 $^ 替换为main.o sub.o， 这样的话我们有多个源文件，只需要往sub.o后添加就可以了。下图为运行过程图：

2. 假想目标

我们先不提什么是假想目标，我们慢慢引入。

2.1 清除中间文件

我们希望删除中间文件(.o文件)和目标文件(test)， 以确保我们将编译过程产生的文件全部删除，我们可以在Makefile文件中加入 rm *.o test命令，其中 *.o表示全部的OBJ文件，test为可执行程序。那这条语句应该怎么加入到Makefile文件中呢？我们可以仿造一下，直接写clean: （不需要依赖文件）。当我们输入make时(不带任何参数)，此时系统会找到文件的第一个目标文件(第一行的开头的目标：test), 默认执行make test, 此时系统运行第一行，在清楚时，输入make clean, 系统会跳转到clean处，由于不需要依赖文件，所以任何时间都会运行，此时执行rm *.o test 以下为所有代码

test : main.o sub.o
        gcc -o test $^
%.o : %.c
        gcc -c -o $@ $<
clean:
		rm *.o test

下图为实验过程：

2.2 本地存在clean文件

是否想过一个问题，如果在当前目录存在clean文件，那么当我们运行make clean时会出现什么情况？

如上图所示：我们使用 > clean命令创建一个空的clean文件，然后再执行make clean， 此时发现显示:make: ‘clean’ is up to date. 这个报错表示clean文件是最新的， 不需要再执行了，这样就不能执行make clean操作了，此时我们可以使用.PHONY: clean 设置clean为假想目标，详细代码如下：

test : main.o sub.o
        gcc -o test $^
%.o : %.c
        gcc -c -o $@ $<
clean:
		rm *.o test
.PHONY: clean

下图为详细的试验过程

3. 变量

3.1 分类及定义

Makefile的变量分为即时变量(也称简单变量)、延时变量，即时变量是在定义时就确定值，而延时变量是在使用时才确定的值，在没使用 时一直为空，以下为使用举例：

• A := xxx # A的值即刻确定，在定义时即确定
• B = xxx # B的值使用到时才确定

3.2 实验

3.2.1 使用变量

Makefile中使用变量使用$(变量名称)，代码中的all和之前讲的clean类似， 由于代码中只有一个目标文件all，所以在运行时输入make和make all的效果是一样的，echo是Makefile中的打印函数，测试代码如下：

A := abc
B = 123

all:
        echo $(A)
        echo $(B)

运行结果：

上述图中echo abc和echo 123是打印命令，如果不想打印，可以在echo前面加入@，代码如下：

A := abc
B = 123

all:
        @echo $(A)
        @echo $(B)

运行结果：

此时我们还是看不出即时变量和延时变量的区别，接着我们引入一个新变量C，代码如下：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

all:
        @echo $(A)
        @echo $(B)

运行结果：

有上图可知，A变量值为空， B变量的值为abc。
运行机制如下：运行A := $©时，由于C变量未定义，而且A为即时变量，此时A的值已经确定(为空)，运行B = $©时，即使C变量未定义，但是B为延时变量，在引用时才确定值，运动C = abc，定义了延时变量C，运行@echo $(A)直接打印A的值(空)，运行@echo $(B)此时先引用B，在引用时C变量已经定义，有值（abc），故此时B的值也确定了（也为abc）,故打印abc。
为了更加清晰的看出变量的值，我们加上辅助信息，代码如下：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

all:
        @echo A = $(A)
        @echo B = $(B)

运行结果：

有人会想是否和C = abc的位置有关呢？我们修改代码如下：

A := $(C)
B = $(C)
# C = abc

all:
        @echo A = $(A)
        @echo B = $(B)
C = abc

运行结果：

由运行结果可知，可位置是没关系的，是因为Makefile文件在运行前会将所有代码读入，当运行make或make all时才生产目标文件。那么我们是否会考虑代码加载的顺序？是从上到下加载吗？我们不妨做个实验：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

all:
        @echo A = $(A)
        @echo B = $(B)
C = 123

观察以上代码，如果打印B=123，表示是顺序执行的，并且后面的值覆盖了前面的值
运行结果：

从上图结果可以看出，的确和我们的猜想是一样的。

3.3 变量运算及赋值方式

3.3.1 常见的赋值方式

• ?= : 也是延时变量赋值的一种，区别在于如果是第一次定义才起效，如果在前面该变量已定义则忽略这句。
• +=：附加，它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义

3.3.2 赋值方式实验

我们做 += 的实验，运行如下代码：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

all:
        @echo A = $(A)
        @echo B = $(B)
C += 123

运行结果：

由结果可知，C还是为即时变量，因为之前是采用 =进行定义的。

我们再做 ?= 的实验，运行如下代码：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

D = LingTu
D ?= LLLS

all:
        @echo A = $(A)
        @echo B = $(B)
        @echo D = $(D)
C += 123

运行结果：

由上图可知，D = LingTu在D ?= LLLS之前定义了， 故D ?= LLLS定义不起效果。
我们再做一个对比，代码如下：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

D ?= LLLS

all:
        @echo A = $(A)
        @echo B = $(B)
        @echo D = $(D)
C += 123

运行结果：

此时D ?= LLLS为第一次定义变量，故起效果。
除了在代码中幅值外，我们也可以在输入命令时赋值，命令行的赋值先于代码中的赋值，实验如下：

注意命名行赋值时参数不要输入空格，命令行是默认以空格间隔参数的，第一次加入空格报错了。