make和makefile入门学习记录

由于Cmake是一种自动化构建工具，在了解Cmake前我们首先需要了解什么是构建，以及make和makefile的使用方法。

在软件工程中，构建是一种将源码文件和资源文件转换成可执行文件的过程。

当项目变得庞大复杂，有成百上千个源文件、头文件和库文件时，手动编译就变得不太现实了。

这时候就可以利用一些自动化的构建工具来完成整个构建过程

make和cmake是c语言中最常用的构建工具。cmake是自动化的构建工具。

一个最简单的c语言项目的构建过程：
gcc编译器编译main.c源文件生成可执行文件hello

了解Makefile

使用make和makefile构建一个简单项目

如图：

makefile基本格式规则

目标文件 ： 依赖文件
    要执行的命令
    ...

 根据上面的格式我们可以写一个简单的makefile文件如下：

 hello : main.c message.c
	gcc main.c message.c -o hello

之后可以使用make hello或make来构建得到hello可执行文件。

注意，make一次后，再次使用make时会检查依赖文件是否有更新，如果没有更新就不进行任何操作，并给予提示。

这样一来，我们每次执行make都只会重新编译修改的源文件，节约了时间和计算资源。

然而上面的写法并不能达到这样的效果。（任何一个源文件更新都会把所有源文件都重新编译）

所以，规范的写法是把  编译  和  链接  分开写

hello : main.o message.o
	gcc main.o message.o -o hello

main.o : main.c
	gcc -c main.c
	
message.o : message.c
	gcc -c message.c

这样写的好处就是当我们修改了其中一个源文件后，再次make时，只需要重新编译修改了的源文件，然后再链接就可以了，而不是把所有源文件都重新编译一遍。

执行make后可以看到，先把两个源文件编译成目标文件，最后再链接。如图：

伪目标（.PHONY）

有的时候我们需要进行一些不生成文件的操作，例如清理临时文件，生成文档，打包等。这时可以使用伪目标来定义这些规则。

clean

clean是最常见的伪目标，用于清理编译过程中生成的临时文件和可执行文件。

修改makefile为如下：

hello : main.o message.o
	gcc main.o message.o -o hello

main.o : main.c
	gcc -c main.c

message.o : message.c
	gcc -c message.c

clean :
	rm -f *.o hello

以下是使用makefile中预设的clean实现清理-o目标文件和hello文件的操作

但是如果此时目录下已经有名为clean的文件存在，make clean命令会判定这里的clean是一个文件名，从而出现下面的结果（clean已经是最新的了，不会再编译）：

然而，我们不能保证makefile文件中的所有 规则名 都不和当前目录下的 文件名 有重名发生。

为了避免这种现象，我们使用伪目标.PHONY来显式地告诉make clean就是一个伪目标。

.PHONY: clean

hello : main.o message.o
        gcc main.o message.o -o hello

main.o : main.c
        gcc -c main.c

message.o : message.c
        gcc -c message.c

clean :
        rm -f *.o hello

再次使用make clean，结果如下：

all

除了clean，还有一个常见地伪目标all，当我们执行make地时候，make会默认执行第一个目标（如果没有指定目标的话），但是如果我们想生成的文件不止一个的话就可以使用all。

.PHONY: clean all

all : hello world
        @echo "all done."
hello : main.o message.o
        gcc main.o message.o -o hello

world : main.- message.o
        gcc main.o message.o -o world

main.o : main.c
        gcc -c main.c

message.o : message.c
        gcc -c message.c

clean :
        rm -f *.o hello

重新编写makefile如上图。由此可以使用make all（或者如果all在makefile中是第一个目标的话，可以直接执行make，上述代码就是）直接创建两个可执行文件（否则要分别执行make hello 和make world）。

得到的结果如下：

执行make，一次创建了hello和world两个可执行文件。

变量

定义变量

在makefile中还可以定义变量，于是在后面编译命令时就可以直接使用这个变量，而不用重复写。

例如，我们使用CFLAG把一些编译选项定义成一个变量CFLAGS：-Wall -g -O2

一般也会把目标文件、源文件、中间文件等也都定义为变量，如我们可以把上面的

hello和world定义为targets

main.c message.c定义为sources

main.o message.o定义为objects

（-Wall -g -O2 是一个常见的编译器选项组合，它旨在在不牺牲调试能力的情况下，生成警告信息并优化程序性能。这是一个适合开发和测试阶段的编译选项，因为它提供了足够的调试信息，同时还能提高程序的运行效率。）

接下来我们就可以直接使用这些变量了，使用的方法为

$(变量名)

具体使用方法如下

.PHONY: clean all

CFLAGS = -Wall -g -O2
targets = hello world
sources = main.c message.c
objects = main.o message.o

all : $(targets)
        @echo "all done."
$(targets) : $(objects)
        gcc $(CFLAGS) $(objects) -o $@

main.o : main.c
        gcc $(CFLAGS) -c main.c

message.o : message.c
        gcc $(CFLAGS) -c message.c

clean :
        rm -f *.o hello

结果如下：

可以发现是可以正常编译运行的

makefile中还有一种特殊的变量叫自动变量

$@:目标文件

$<:第一个依赖文件

$^:所有依赖文件

变量的使用方法都类似，就不再演示。

利用通配符简化规则

main.o : main.c
        gcc $(CFLAGS) -c main.c

message.o : message.c
        gcc $(CFLAGS) -c message.c
这两个规则生成规则相同，只是目标文件和依赖文件不同，
而目标文件和依赖文件之间只是拓展名不相同，文件名是相同的

此时我们可以把上述规则简化为

%.o : %.c
        gcc $(CFLAGS) -c $<

执行make得到

可见修改后，make使用依然正常。