【ARM-Linux篇】Makefile入门

一、编译工具及构建工具介绍

make的出现是为了解决手动编译和链接大型工程的问题，它可以避免重复的工作，提高效率，保证正确性。make工具就根据makefile中的命令进行编译和链接的。但是当工程非常大的时候，手写makefile也是非常麻烦的，如果换了个平台makefile又要重新修改，因此更高级的一些构建系统或者工具工具像cmake、qmake、ninja和auto make就出现了，它们可以根据一些配置文件来自动化编译和链接软件项目。

•cmake是一个跨平台的构建系统，它可以根据CMakeLists.txt中的指令来生成不同平台和工具的工程文件，例如Makefile、Visual Studio解决方案、Ninja文件等。cmake可以支持多种语言和多种架构，它还提供了一些高级功能，如测试、打包、安装等。
•qmake是一个用于Qt项目的构建系统，它可以根据.pro或.pri中的指令来生成Makefile或其他形式的工程文件。
•ninja是一个小巧而快速的构建工具，它可以根据ninja.build中的规则来执行编译和链接命令。ninja主要关注于性能和效率，它可以利用多核处理器和并行处理来加速构建过程。ninja通常不需要用户直接编写配置文件，而是由其他构建系统（如cmake）来生成
•auto make是一个用于生成Makefile.in文件的工具，Makefile.in是一种用于auto conf的配置文件格式，auto conf是一个用于生成configure脚本的工具。configure脚本是一个用于检测系统环境并生成最终的Makefile文件的脚本Makefile.am是一种用于auto make的配置文件格式，它包含了一些指令和变量，用于定义程序或库的源文件、目标文件、依赖关系和编译选项等。 

•make是一个经典而通用的构建工具，它可以根据Makefile中的规则来执行编译和链接命令。make可以支持多种平台和工具，它还提供了一些高级功能，如条件判断、函数调用、模式匹配。

二、Makefile简介

1. 编译的四个阶段

2.Makefile的规则 

a.基本规则

target ... : prerequisites ...
<tab缩进>command
<tab缩进>...
<tab缩进>...

target 也就是一个目标文件，可以是 Object File，也可以是执行文件。还可以是一个标签（ Label）。prerequisites 就是，要生成那个 target 所需要的文件或是目标。command 也就是 make 需要执行的任意shell命令。

b. 伪目标

如果一个目标和一个实际文件同名，那么make会认为该目标已经是最新的，不需要重新生成，也不会执行其命令。通过将目标声明为伪目标，可以避免这种情况，强制执行其命令。

c. 变量赋值和预定义变量 

Makefile中的变量赋值运算符有四种，分别是=、:=、?=和+=， $符号表示取变量的值，当变量名多于一个字符时，使用"( )"

= 表示延迟展开赋值，即变量的值是在使用时才确定，可能会受到后面的赋值影响。例如，VAR_A = A，VAR_B = $(VAR_A) B，VAR_A = AA，那么最后VAR_B的值是AA B，而不是A B。
:= 表示直接赋值，即变量的值是在定义时就确定，不会受到后面的赋值影响。例如，VAR_A := A，VAR_B := $(VAR_A) B，VAR_A := AA，那么最后VAR_B的值是A B，而不是AA B。
?=表示条件赋值，即只有当变量没有被赋值时，才使用等号后面的值作为变量的值。例如，VAR ?=new_value，如果VAR在之前没有被赋值，那么VAR的值就为new_value，否则保持原来的值不变。

+= 表示追加赋值，即将等号后面的值追加到变量原来的值之后，形成一个新的值。例如，VAR +=new_value，如果VAR在之前没有被赋值，那么VAR的值就为new_value，如果VAR在之前被赋值为old_value，那么VAR的值就为old_value new_value

$符的其他用法：

$^ 表示所有的依赖文件
$@ 表示生成的目标文件
$< 代表第一个依赖文件

d.注释和换行符 

采用#进行一行注释
采用\作为续行符

e. 变量的替换引用 

语法格式：

$(var:a=b)或${var:a=b}

表示把变量var的值中的a后缀替换成b后缀。例如：

src := a.c b.c c.c
obj := $(src:c=o) 

把变量src的值中的.c后缀替换成.o后缀，赋值给变量obj，结果是:

obj := a.o b.o c.o 

•示例代码 

# 这是一个Makefile的注释
TARGET = hello #TARGET延迟赋值hello
CC := gcc #CC立即赋值gcc
CC += -g #CC追加赋值-g， gcc -g表示添加调试信息，可用于gdb的调试

SRC = hello.c
OBJ = $(SRC:.c=.o) #变量的替换引用，把hello.c的.c替换成.o

debug :
    @echo "hello world"
    echo $(SRC)
    echo $(OBJ)

$(TARGET): $(SRC)
    $(CC) -o $@ $<

compile: $(TARGET)

clean:
    @rm hello hello.o -r

.PHONY: clean compile

f.常见函数

1） wildcard通配符函数

Makefile中的wildcard 是一个函数，用于扩展通配符，返回与通配符匹配的文件列表。通配符是一种特殊的字符，可以表示多个文件名或目录名，常见的通配符有 * 和 ?，分别表示任意长度的任意字符和单个任意字符。格式如下：

$(wildcard argments)

比如*.c 表示所有以 .c 结尾的文件名，a?.txt 表示所有以 a 开头，中间有一个任意字符，以 .txt 结尾的文件名。例如： 

SRC = $(wildcard src/*.c)

表示查找并返回src目录下所有的.c文件， *表示通配符， 匹配一个或者多个任意字符。

2）shell命令函数

$(shell <cmd> <args>)

•cmd: 执行命令名称
•args:参数列表
•返回值： 返回命令执行结果 

例如：

SRC = $(shell find . -name *.c)

表示查找当前目录及子目录下的所有.c文件结尾的代码源文件 

3） patsubst替换函数

$(patsubst pattern,replacement,text) 

•pattern： 是一个包含通配符 % 的模式，表示匹配任意长度的任意字符
•replacement： 是一个替换字符串，也可以包含 %，表示用 pattern 中匹配的字符替换。
•text：是一个要处理的文本，可以包含多个以空格分隔的单词。

•返回值：patsubst 函数会在 text 中找到所有符合 pattern 的单词，并用 replacement 替换它们，然后返回替换后的文本。 

例如，如果有一个变量 src，它的值是：

src = a.c b.c c.c 

想把它的值中的所有 .c 后缀替换成 .o 后缀，可以这样写： 

obj = $(patsubst %.c,%.o,$(src)) 

这样，obj 的值就是：

obj = a.o b.o c.o 

4） subst替换函数 

$(subst from,to,text)

•from: 是要被替换的字符或单词
•to： 是替换后的字符或单词
•text：是要处理的字符串。
•返回值：subst 函数会在 text 中找到所有的 from，并用 to 替换它们，然后返回替换后的字符串。

例如：

$(subst ee,EE,feet on the street) 

返回： 

fEEt on the strEEt  

5）dir函数 

$(dir NAMES...)

dir 函数是一个用于从文件名序列中提取目录部分的函数 

6）suffix函数 

$(suffix <names...>)

•功能：从文件名序列中取出各个文件名的后缀。
•返回值：返回文件名序列的后缀序列，如果文件没有后缀，则返回空字串。
例如： 

$(suffix src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)

返回值：

.c .c 

7）basename函数 

$(basename <names...>)

•功能：从文件名序列中取出各个文件名的前缀部分。
•返回值：返回文件名序列的前缀序列，如果文件没有前缀，则返回空字串。
例如： 

$(basename src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)

返回值：

src/foo src-1.0/bar hacks 

8） addsuffix函数 

$(addsuffix <suffix>,<names...>)

•功能：把后缀加到中的每个单词后面。
•返回：返回加过后缀的文件名序列。
例如： 

$(addsuffix .c,foo bar)

返回值：

foo.c bar.c 

9）addprefix函数 

$(addprefix <suffix>,<names...>)

•功能：把前缀加到中的每个单词后面。
•返回值：返回加过前缀的文件名序列。
例如： 

$(addprefix src/,foo bar)

返回值:

src/foo src/bar 

10）foreach函数 

$(foreach <var>,<list>,<text>)

•功能：把list中使用空格分割的单词依次取出并赋值给变量var, 然后执行text表达式

例如： 

files := foo bar baz
files-with-c := $(foreach file,$(files),$(file).c)

11）条件判断语言 

a) ifeq/ifneq语句：

ifeq语句 : 判断参数 是否相等，相等为 true, 否则是 false。

ifeq (arg1, arg2)
        #arg1 arg2 相等执行这里的语句
else
        #arg1 arg2 不相等执行这里的语句
endif

ifneq语句：判断参数 是否不等，不等为 true, 否则为 false。

ifneq (arg1, arg2)
        #arg1 arg2 不相等执行这里的语句
else
        #arg1 arg2 相等执行这里的语句
endif

b) ifdef/ifndef语句

ifdef 语句: 判断参数 是否有值，有值为 true, 否则是 false。

ifdef var
        #如果定义了var，执行这里的内容
else
        #如果没定义var，执行这里的内容
endif

ifndef : 判断参数 是否没有值，没有值为 true, 否则为 false。

ifndef var
        #如果没定义var，执行这里的内容
else
        #如果定义var，执行这里的内容
endif 

三、Makefile综合示例

Makefile

#这是一个Makefile
#TARGET = hello
CC := gcc
#CC += -g
INCLUDE = /usr/include/ \
			/usr/local/include

SRC := $(shell find . -name *.c)
TARGET := $(patsubst ./src/%,./obj/%,$(subst .c,,$(SRC)))
TARGET_DIR = $(dir $(TARGET))
I_FLAGS := $(foreach var,$(INCLUDE), -I$(var)) #-I/usr/local/include

ifndef CC
	CC += -g
else
	CC := gcc
endif

debug:
	@echo "hello wolrd"
	echo $(CC)
	echo $(SRC)
#	echo $(OBJ)
	echo $(TARGET)
	echo $(TARGET_DIR)
	echo $(suffix src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)
	echo $(basename src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)
	echo $(addsuffix .c,foo bar)
	echo $(addprefix src/,foo bar)
	echo $(I_FLAGS)

$(TARGET): $(SRC)
	mkdir -p $(TARGET_DIR)
	$(CC) -o $@ $< $(I_FLAGS)

compile: $(TARGET)

clean:
	@rm  $(TARGET_DIR) -rf

.PHONY: clean compile

hello.c(放在src文件夹)

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world\n");

    return 0;
}

make结果