【Linux】makefile 使用学习，小白入门~

Title：makefile 学习

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发现自己一年没更新博客了，掏出存货来刷一下存在感 (￣▽￣)“…
主要原因 是：① 忙于实习；② 懒于撰稿；③ 完美主义越来越强，note回看就修订觉得发不出手、过半个月回看又修订还是发不出手，结果懒得发了… (￣▽￣)”
先随手发；之后本地修订后，再回来改线上的吧~

1 Basic Concept

1.1 是什么

make是GNU里的一个utility，可实现方便的自动化编译，在unix和linix都可以写;
首先要写一个文本叫 makefile，然后调用命令make，terminal即会按makefile的内容对工程或源文件进行 re-compile or link；

makefile作用是对bash等命令进行方便地一键重用，故可以用makefile进行compile、link、simulation、执行程序等都可以，反正要执行什么 bash 指令自定义写进去就完事儿了；

makefile中写的内容，表示的是 how、when对什么文件进行什么操作，从而让我们后续可以方便的 “一键remake”。

1.2 OS概念复习

compile 和 link 的概念

1. 源码compile（检查语法，有函数声明即可通过）后得到中间文件（windows是.obj、UNIX是.o）；
2. 对中间文件进行打包得到库文件（windows是.lib、UNIX是.a Archive File）；
3. 把它们link（合成一坨一个可执行文件）——链接函数和全局变量等，找不到函数实现就会出现link error——得到可执行文件（windows是.exe、UNIX无后缀）；

windows下的make

一般默认 make是Unix OS下；

若是windows下，得看IDE——Delphi是用make，VC++用nmake；
windows下要想make就得下载MinGW编译器了.

1.3 怎么用make

• ①terminal中敲 make，OS会自动按顺序寻找文件 GNUmakefile、makefile、Makefile；

• ②也可手动指定执行makefile文件（很少用，一般直接 make ）

  make -f <...makefile>

1.4 makefile 与 shell

• makefile和shell的区别

  作用：shell是为了重用terminal内的命令服务的，是系统程序员与OS内核的交互接口；makefile是用于工程compile/link用的；makefile内可写shell命令、调用shell脚本，如：+ ./xxx.sh；

  写法区别：

  1. shell内 =号不允许有空格，makefile内 =号空格无碍；
  2. shell内开头要写 #!/bin/bash，后缀名是.sh；
  3. shell内是自上而下执行，有数组、循环等；makefile内执行shell命令是一行独立一个进程，若想一个进程统一执行，得在末尾用 \ 表同一行。
  4. shell内通配符：*；makefile内通配符：%；
  5. shell内变量用 {}，命令串用 ()；makefile中访问变量用 $() 或 ${} 都行；

• shell与cshell的区别

  linux下提供了很多种shell： （简称sh）、C-Shelll（简称csh）、Korn Shell（简称ksh）和Bourne Again Shell (简称bash)。

  1. Bourne Shell，文件后缀 .sh，是Unix的默认shell，也是其他shell的基础；性能好，但用户交互低；
  2. C shell，文件后缀 .csh，语法类似C，提供了 .sh 没有的用户交互功能——命令补全、命令别名等；与 .sh 不兼容；
  3. Korn Shell：文件后缀 .ksh，结合了 .sh 和 .csh的优点，并向下兼容了 .sh；
  4. Bourne Again Shell，即bash，是Linux的默认shell，结合了以上 .sh 、 .csh、.ksh 的优点，并向下兼容了 .sh；最强！

2 语法

2.1 基本格式⭐️

目标target:   所需prerequisites
(TAB) command （任意的Shell命令）
	
label:
(TAB) command...

1. 要注意 =号的空格无碍；tab很关键，和python一样；
2. 用 make 触发执行makefile后，make会检查 各prerequisite的更新日期，若比target新，就重新执行此句的命令。
3. makefile会把第一个target作为编译目标，然后逐层迭代的判断是是否需要更新所需的 prerequisites. 其他没被牵扯到的target或者label，需要自己调用 make label 来单独执行。
4. 若target不是实体存在的文件而是个虚名，那它称呼为**label**，label后面的prerequisites不用加文件名，因为target是个label的话压根就没有实体文件给你比日期，写文件也没啥用；
   一般label后面的prerequisites也写label；那此时若make target就会先去make prerequisites里的label，嵌套执行，就当成函数好了.
5. .o 文件与自身相关的 .h、.c 文件的prerequisites可省略，因为会自动补充；
6. 养成好习惯，自己写一个 clean label，用于删除上一次调用make后产生的所有中间、执行文件，日后用 make clean 就能起到复位的作用；
   • clean label内，务必用 rm -rf 而不是 rm，不然报错一句，后续clean都不执行了！

2.2 举个例子Case ⭐️

• makefile的触发条件

  ① prerequisite比target要新；

  ② 或者 prerequisite不存在；

  所以，若target的A不是实物，永远不会生成，则此语句每次make都 必会被调用。

  B = ?
  C = ?
  	# B和C是具体的文件，A只是抽象的程序tag无对应实体文件
  A: B C
  	B -o C	#和A没关系，A永远不会生成，故此语句必执行
  

  也可以有多个抽象的程序块，如下：

  all: do1 do2 do3	# 四个label
  
  do1: A B C
  	...balabala...
  do2: E F
  	...balabala...
  do3:
  	...balabala...
  

• makefile中 .PHONY 的学习

  考虑以上makefile的case，会出现这样的问题：
  若在写完makefile后，本地恰巧出现了个文件或文件夹的名称也叫做 A ! 那按makefile的规则，由于A被检测到文件存在，且prerequisite B、C并不是比 A 要新的话，此行makefile就不会执行了！

  总结：makefile中的target字段本该是无实体文件的抽象label，却因本地存在同名文件/文件夹，使此行makefile无法如意执行。

  Solution：在A前面加上 .PHONY （可以理解为关键字），声明此A就是label、不是实体文件，别去检索当前路径下是否存在同名文件啦！之后，即使makefile目录下有同名文件A，makefile也会按label进行处理此target.

  B = ?
  C = ?
  
  .PHNONY:  A 	#声明A是phony抽象的
  A: B C
  	B -o C	#和A没关系，A永远不会生成，故此语句必执行
  

  .PHONY 只是一个声明，不会影响后续label的执行的。

2.3 细节的其他makefile语法

• target和prerequisite的数量

  至少一个target：target是一个东西或事件、自定义函数名。最好加个注释说明一下是啥；

  可以0~n个prerequisite：prerequisite是前置文件，可用通配符 *；

• 行注释 用#；

• 行续写，于行尾 用 / , 表多行代码用一个进程执行；

  makefile内写的程序默认一行一个进程执行，故需要将程序串行执行，得自己加 /；

  注：注释也可用 / 进行续写；使用 / 后会读取“空行”，故下一行别接注释！

• 宏定义 Macro define

  • 定义： 等号=， pi=3.14， 可嵌套，大小敏感；
  • 使用： $(宏名)
  • 常用系统宏：
    • $@，当前target
    • $<，第一个条件的名字
    • $?， 所有条件中 比 当前target更newer的 民名字
    • $^， 所有条件的名字
    • $(MAKE)，就是预设的 make命令

• define

  即多行版本的宏定义

  define 宏名
  	...
  	...
  endef
  

• include

  导入别的makefile（类似导入库），文件名语法可用正则表达和shell.

  若多个导入的makefile库内，出现 target冲突，取最后一行定义为准

• 正则表达式，

  如：通配符等—— *, [], ?，@， @好像是让系统回话功能闭嘴，干净。

• Reference

  此博客不错：Makefile教程（绝对经典，所有问题看这一篇足够了）—— GUYUEZHICHENG