MakeFile总结

Makefile核心语法详解

原创已于 2025-09-16 10:47:01 修改 · 652 阅读

13 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#Makefile

于 2025-09-15 18:02:04 首次发布

本文总结自陈皓老师《跟我一起写MakeFile》

Makefile的基本概念

Makefile是一种用于自动化构建程序的工具，主要用于管理源代码的编译和链接过程。它依赖于规则（rules）来定义文件的依赖关系及生成方式，通常用于C/C++项目，但也支持其他语言。

Makefile的核心语法

Makefile由一系列规则（rules）组成，每条规则包含目标（target）、依赖（prerequisites）和命令（commands）。基本格式如下：

target: prerequisites  
    commands

目标通常是生成的文件（如可执行文件或目标文件），依赖是生成目标所需的文件，命令是实际执行的Shell命令。

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

注：越是接近目标文件的命令，就越是要写在前面。因为程序是按照递归的方式进行依赖文件查找的，看到第一行有一个没见过的依赖文件，就往下一行进行查找，以此类推。

Makefile的变量与宏

Makefile支持变量定义，以提高灵活性和可维护性。变量可以通过=、:=、?=和+=定义，例如：

= 操作符（递归展开）

在 Makefile 中，= 是递归展开赋值操作符。通过 = 赋值的变量会在每次被引用时动态展开。这意味着变量的值可以包含其他变量的引用，而这些引用的变量会在最终使用时才被展开。递归展开可能会导致变量值在后续被修改时影响之前引用的结果。

VAR_A = $(VAR_B)
VAR_B = Hello
all:
    @echo $(VAR_A)  # 输出 Hello，因为 VAR_B 的值在最终使用时才展开

:= 操作符（简单展开）

:= 是简单展开赋值操作符。与 = 不同，:= 会在变量定义时就立即展开右侧的表达式，后续对变量的引用不会重新展开。因此，:= 更适合用于需要固定值的场景，避免递归展开带来的不确定性。

VAR_B = World
VAR_A := $(VAR_B)
VAR_B = Hello
all:
    @echo $(VAR_A)  # 输出 World，因为 VAR_A 的值在定义时就已经固定

?= 操作符（条件赋值）

?= 是条件赋值操作符。只有当变量未被定义时，才会将右侧的值赋给变量。如果变量已经被定义（即使为空值），?= 不会覆盖原有值。这种操作符常用于为变量提供默认值。

VAR_A ?= Default
all:
    @echo $(VAR_A)  # 输出 Default
VAR_A = Override
all:
    @echo $(VAR_A)  # 输出 Override

+= 操作符（追加赋值）

+= 是追加赋值操作符。它用于在变量已有的值后追加新内容，类似于字符串拼接。如果变量之前未被定义，+= 的行为与 = 相同。追加的内容可以是字符串或空格分隔的列表。

VAR_A = Hello
VAR_A += World
all:
    @echo $(VAR_A)  # 输出 Hello World

在代码或脚本中，-include <filename> 通常用于指示编译器或解释器在遇到错误时继续执行而不中断。这种语法常见于 Makefile 或其他构建系统中。

在 Makefile 中添加 `-include`

如果需要在 Makefile 中包含文件并忽略错误，可以在合适的位置加入：

-include filename.mk

这样，即使 filename.mk 不存在或包含错误，Makefile 仍会继续执行。

通配符概述

Makefile中的通配符用于匹配文件名或路径，简化文件操作和规则定义。主要包括以下几种通配符：

`*`（星号）

匹配任意长度的字符（包括零个字符），通常用于文件名或扩展名匹配。

示例：*.c 匹配当前目录下所有 .c 文件。
注意：不匹配以 . 开头的隐藏文件（如 .gitignore），除非显式指定（如 .*）。

`?`（问号）

匹配任意单个字符。

示例：file?.txt 匹配 file1.txt、fileA.txt，但不匹配 file10.txt。
用途：精确匹配文件名中某个位置的单个字符。

`[...]`（字符集）

匹配方括号内任意一个字符。支持范围表示（如 [0-9]）和否定（如 [^a-z]）。

示例：file[1-3].txt 匹配 file1.txt、file2.txt、file3.txt。
否定示例：file[^0-9].txt 匹配非数字结尾的文件名（如 fileA.txt）。

`%`（百分号）

Makefile特有的模式匹配通配符，常用于规则定义和函数。

示例规则：

%.o: %.c
    $(CC) -c $^ -o $@


%.o : 任意的.o文件
%.c : 任意的.c文件
*.o ：所有的.o文件

$^ ：所有依赖文件
$@ ：所有目标文件
$< ：所有依赖文件的第一个文件

表示将任意 .c 文件编译为同名 .o 文件。
Makefile 中$^：表示所有依赖文件的列表，通常用于规则中。例如：
```
target: dep1 dep2 dep3
    command $^   # 等价于 dep1 dep2 dep3
```

Makefile 中$@：表示当前规则的目标文件名。例如：

output.txt: input.txt
    cp $< $@   # 等价于 cp input.txt output.txt

Makefile 中$<：表示第一个依赖文件。例如：

output.txt: input.txt config.txt
    cat $< > $@   # 等价于 cat input.txt > output.txt

`~`（波浪号）

匹配用户的主目录路径。

示例：~/project 展开为 /home/username/project。
特殊形式：~user 匹配指定用户的主目录（如 ~root）。

`{}`（花括号）

生成多个可能的匹配项（逗号分隔），不是所有Make版本都支持。

示例：file.{c,o} 展开为 file.c file.o。
用途：简化重复模式的列举。

条件判断

Makefile支持条件判断（如ifeq、ifneq、ifdef）和内置函数（如$(shell ...)、$(foreach ...)），用于实现动态逻辑。例如：

ifeq （是否相同）

libs_for_gcc = -lgnu 
normal_libs = 
foo: $(objects) 
ifeq ($(CC),gcc) 
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc) 
else 
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs) 
endif

我们可以从上面的示例中看到三个关键字：ifeq、else 和 endif。ifeq 的意思表示条
件语句的开始，并指定一个条件表达式，表达式包含两个参数，以逗号分隔，表达式以圆括
号括起。else 表示条件表达式为假的情况。endif 表示一个条件语句的结束，任何一个条件
表达式都应该以 endif 结束。 

当我们的变量$(CC)值是“gcc”时，目标 foo 的规则是： 
 
foo: $(objects) 
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc) 
 
而当我们的变量$(CC)值不是“gcc”时（比如“cc”），目标 foo 的规则是： 
 
foo: $(objects) 
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs)

ifdef（是否定义）

示例一： 
bar = 
foo = $(bar) 
ifdef foo 
frobozz = yes 
else 
frobozz = no 
endif 
 
示例二： 
foo = 
ifdef foo 
frobozz = yes 
else 
frobozz = no 
endif 

第一个例子中，“$(frobozz)”值是“yes”，第二个则是“no”。

函数（字符串操作）

$(subst <from>,<to>,<text>) 
 
名称：字符串替换函数——subst。 
功能：把字串<text>中的<from>字符串替换成<to>。 
返回：函数返回被替换过后的字符串。 
 
示例：
$(subst ee,EE,feet on the street)

把“feet on the street”中的“ee”替换成“EE”，返回结果是“fEEt on the 
strEEt”。

$(strip <string>) 
 
名称：去空格函数——strip。 
功能：去掉<string>字串中开头和结尾的空字符。 
返回：返回被去掉空格的字符串值。 

示例： 
$(strip a b c ) 
把字串“a b c ”去到开头和结尾的空格，结果是“a b c”。

findstring 
$(findstring <find>,<in>) 
 
名称：查找字符串函数——findstring。 
功能：在字串<in>中查找<find>字串。 
返回：如果找到，那么返回<find>，否则返回空字符串。 
示例： 
$(findstring a,a b c) 
$(findstring a,b c) 
第一个函数返回“a”字符串，第二个返回“”字符串（空字符串）

$(filter <pattern...>,<text>) 
名称：过滤函数——filter。 
功能：以<pattern>模式过滤<text>字符串中的单词，保留符合模式<pattern>的单词。可以
有多个模式。 
返回：返回符合模式<pattern>的字串。 
示例： 
sources := foo.c bar.c baz.s ugh.h 
foo: $(sources) 
cc $(filter %.c %.s,$(sources)) -o foo 
$(filter %.c %.s,$(sources))返回的值是“foo.c bar.c baz.s”。

函数（文件名操作）

dir 
$(dir <names...>) 
名称：取目录函数——dir。 
功能：从文件名序列<names>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：返回文件名序列<names>的目录部分。 
示例： $(dir src/foo.c hacks)返回值是“src/ ./”。

suffix 
$(suffix <names...>) 
 
名称：取后缀函数——suffix。 
功能：从文件名序列<names>中取出各个文件名的后缀。 
返回：返回文件名序列<names>的后缀序列，如果文件没有后缀，则返回空字串。 
示例：$(suffix src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)返回值是“.c .c”。

basename 
$(basename <names...>) 
 
名称：取前缀函数——basename。 
功能：从文件名序列<names>中取出各个文件名的前缀部分。 
返回：返回文件名序列<names>的前缀序列，如果文件没有前缀，则返回空字串。 
示例：$(basename src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)返回值是“src/foo src-1.0/b 
ar hacks”。

shell 函数 
shell 函数也不像其它的函数。顾名思义，它的参数应该就是操作系统 Shell 的命令。
它和反引号“`”是相同的功能。这就是说，shell 函数把执行操作系统命令后的输出作为
函数返回。于是，我们可以用操作系统命令以及字符串处理命令 awk，sed 等等命令来生成
一个变量，如： 
contents := $(shell cat foo) 
files := $(shell echo *.c) 
注意，这个函数会新生成一个 Shell 程序来执行命令，所以你要注意其运行性能，如果你的
Makefile 中有一些比较复杂的规则，并大量使用了这个函数，那么对于你的系统性能是有
害的。特别是 Makefile 的隐晦的规则可能会让你的 shell 函数执行的次数比你想像的多得
多。

foreach 函数 
foreach 函数和别的函数非常的不一样。因为这个函数是用来做循环用的，Makefile
中的 foreach 函数几乎是仿照于 Unix 标准 Shell（/bin/sh）中的 for 语句，或是 C-Shell
（/bin/csh）中的 foreach 语句而构建的。它的语法是： 
$(foreach <var>,<list>,<text>) 
这个函数的意思是，把参数<list>中的单词逐一取出放到参数<var>所指定的变量中，
然后再执行<text>所包含的表达式。每一次<text>会返回一个字符串，循环过程中，<text>
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，<text>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，<var>最好是一个变量名，<list>可以是一个表达式，而<text>中一般会使用<var>
这个参数来依次枚举<list>中的单词。举个例子： 
names := a b c d 
files := $(foreach n,$(names),$(n).o) 
上面的例子中，$(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<var>参数是一个临时的局部变量，foreach 函数执行完后，参数
<var>的变量将不在作用，其作用域只在 foreach 函数当中。

隐晦规则

make 有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较粗糙地简略地书写 Makefile，这是由 make 所支持的。

make 很强大，它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令，于是我们就没必
要去在每一个[.o]文件后都写上类似的命令，因为，我们的 make 会自动识别，并自己推导
命令。 
 
只要 make 看到一个[.o]文件，它就会自动的把[.c]文件加在依赖关系中，如果 make
找到一个 whatever.o，那么 whatever.c，就会是 whatever.o 的依赖文件。并且 cc -c 
whatever.c 也会被推导出来，于是，我们的 makefile 再也不用写得这么复杂。我们的是新
的 makefile 又出炉了

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) 

这种方法，也就是 make 的“隐晦规则”。上面文件内容中，“.PHONY”表示，clean
是个伪目标文件。