今天抽空研究了下 Makefile，在這里整理一下各處搜到的資料，以備將來復(fù)習(xí)時(shí)快速上手，同時(shí)也幫助和我一樣的初學(xué)者們節(jié)約時(shí)間。

首先，假設(shè)我們有如下幾個(gè)代碼文件：main.cpp functions.h function1.cpp function2.cpp

--- functions.h ---// functions.hvoid print_hello();int factorial(int n);--- function1.cpp ---// function1.cpp#include "functions.h"int factorial(int n){ if (n!=1) return n*factorial(n-1); else return 1;}--- function2.cpp ---//function2.cpp#include<iostream>#include "functions.h"void print_hello(){ std::cout << "hello world" << std::endl;}--- main.cpp ---//main.cpp# include<iostream># include "functions.h"
int main(){ print_hello(); std::cout << "this is main" << std::endl; std::cout << "The factorial of 5 is " << factorial(5) << std::endl; return 0;}

如果不用 makefile，則需要按照下面的方式編譯上述代碼：

g++ -c function1.cppg++ -c function2.cppg++ -c main.cppg++ -o hello main.o function1.o function2.o

其中，g++ -c function1.cpp 會(huì)將源碼編譯成名為 function1.o 對(duì)象文件。如果不想采用默認(rèn)的命名，也可以自定義文件名，例如：

g++ -c function1.cpp -o fun1.o

也可以用一行命令整合編譯、鏈接的步驟：

g++ -o hello main.cpp function1.cpp function2.cpp

首先需要確定 Makefile 的名字，需要設(shè)置成 Makefile 或者 makefile，而不能是其它版本（MakeFile, Make_file, makeFile,... )。其次，需要注意的是 Makefile 是縮進(jìn)敏感的，在行首一定不能隨便打空格。下面我們看一下第一版 Makefile。

# Makefile (#號(hào)為注釋)all: g++ -o hello main.cpp function1.cpp function2.cppclean: rm -rf *.o hello

（注意上面代碼片段的縮進(jìn)，是一個(gè)<tab>而不是4個(gè)或者8個(gè)空格。）

其中 all 、clean的術(shù)語為 target，我也可以隨意指定一個(gè)名字，例如 abc，真正執(zhí)行編譯的是它下面縮進(jìn)行的命令。我們可以看到，這個(gè)命令和我們?cè)诿钚兄惺謩?dòng)敲的沒有任何區(qū)別。因此，通過這個(gè)簡單的 Makefile，就可以省去了每次手動(dòng)敲命令的痛苦：只需要在命令行敲下 make 回車，即可完成編譯。

clean 表示清除編譯結(jié)果，它下方就是普通的命令行刪除文件命令。命令行輸入 make 將默認(rèn)執(zhí)行第一個(gè) target （即 all）下方的命令；如要執(zhí)行清理操作，則需要輸入 make clean，指定執(zhí)行 clean 這個(gè) target 下方的命令。

這個(gè) Makefile 雖然可以省去敲命令的痛苦，卻無法選擇性編譯源碼。因?yàn)槲覀儼阉性次募家还赡X塞進(jìn)了一條命令，每次都要編譯整個(gè)工程，很浪費(fèi)時(shí)間。第二版 Makefile 將解決這個(gè)問題。

第二版Makefile

既然我們希望能夠選擇性地編譯源文件，就不能像上一節(jié)那樣把所有源文件放在一條命令里編譯了，而是要分開寫：

all: hellohello: main.o function1.o function2.o g++ main.o function1.o function2.o -o hellomain.o: main.cpp g++ -c main.cppfunction1.o: function1.cpp g++ -c function1.cppfunction2.o: function2.cpp g++ -c function2.cpp
clean: rm -rf *.o hello

上面的 Makefile 包含了一條重要的語法：<target>:<dependencies>。即，目標(biāo)：目標(biāo)依賴的文件。

順著代碼捋一下邏輯：

1. 命令行輸入 make ，將默認(rèn)執(zhí)行 all 這個(gè) target；

2. 而 all 這個(gè) target 依賴于 hello，hello 在當(dāng)前目錄下并不存在，于是程序開始往下讀取命令..……終于找到了 hello 這個(gè) target；

3. 正待執(zhí)行 hello 這個(gè) target 的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)它依賴于 main.o，function1.o，function2.o 這三個(gè)文件，而它們?cè)诋?dāng)前目錄下都不存在，于是程序繼續(xù)向下執(zhí)行；

4. 遇到 main.o target，它依賴于 main.cpp。而 main.cpp 是當(dāng)前目錄下存在的文件，終于可以編譯了，生成 main.o 對(duì)象文件。后面兩個(gè)函數(shù)以此類推，都編譯好之后，再回到 hello target，連接各種二進(jìn)制文件，生成 hello 文件。

第一次編譯的時(shí)候，命令行會(huì)輸出：

g++ -c main.cppg++ -c function1.cppg++ -c function2.cppg++ main.o function1.o function2.o -o hello

證明所有的源碼都被編譯了一遍。假如我們對(duì) main.cpp 做一點(diǎn)修改，再重新 make（重新 make 前不要 make clean），則命令行只會(huì)顯示：

g++ -c main.cppg++ main.o function1.o function2.o -o hello

這樣，我們就發(fā)揮出 Makefile 選擇性編譯的功能了。下面，將介紹如何在 Makefile 中聲明變量（declare variable）

我們希望將需要反復(fù)輸入的命令整合成變量，用到它們時(shí)直接用對(duì)應(yīng)的變量替代，這樣如果將來需要修改這些命令，則在定義它的位置改一行代碼即可。

CC = g++CFLAGS = -c -WallLFLAGS = -Wall
all: hellohello: main.o function1.o function2.o $(CC) $(LFLAGS) main.o function1.o function2.o -o hellomain.o: main.cpp $(CC) $(CFLAGS) main.cppfunction1.o: function1.cpp $(CC) $(CFLAGS) function1.cppfunction2.o: function2.cpp $(CC) $(CFLAGS) function2.cpp
clean: rm -rf *.o hello

上面的 Makefile 中，開頭定義了三個(gè)變量：CC，CFLAGS，和 LFLAGS。其中 CC 表示選擇的編譯器（也可以改成 gcc）；CFLAGS 表示編譯選項(xiàng)，-c 即 g++ 中的 -c，-Wall 表示顯示編譯過程中遇到的所有 warning；LFLAGS 表示鏈接選項(xiàng)，它就不加 -c 了。這些名字都是自定義的，真正起作用的是它們保存的內(nèi)容，因此只要后面的代碼正確引用，將它們定義成阿貓阿狗都沒問題。容易看出，引用變量名時(shí)需要用 $() 將其括起來，表示這是一個(gè)變量名。

第三版的 Makefile 還是不夠簡潔，例如我們的 dependencies 中的內(nèi)容，往往和 g++ 命令中的內(nèi)容重復(fù)：

hello: main.o function1.o function2.o $(CC) $(LFLAGS) main.o function1.o function2.o -o hello

我們不想敲那么多字，能不能善用 <target>:<dependencies> 中的內(nèi)容呢？這就需要引入下面幾個(gè)特殊符號(hào)了（也正是這些特殊符號(hào)，把 Makefile 搞得像是天書，嚇退了很多初學(xué)者）：

$@ ，$<，$^

例如我們有 target: dependencies 對(duì)：all: library.cpp main.cpp

$@ 指代 all ，即 target

$< 指代 library.cpp， 即第一個(gè) dependency

$^ 指代 library.cpp 和 main.cpp，即所有的 dependencies

因此，本節(jié)開頭的 Makefile 片段可以改為：

hello: main.o function1.o function2.o $(CC) $(LFLAGS) $^ -o $@

而第四版 Makefile 就是這樣的：

CC = g++CFLAGS = -c -WallLFLAGS = -Wall
all: hellohello: main.o function1.o function2.o $(CC) $(LFLAGS) $^ -o $@main.o: main.cpp $(CC) $(CFLAGS) $<function1.o: function1.cpp $(CC) $(CFLAGS) $<function2.o: function2.cpp $(CC) $(CFLAGS) $<
clean: rm -rf *.o hello

但是手動(dòng)敲文件名還是有點(diǎn)麻煩，能不能自動(dòng)檢測目錄下所有的 cpp 文件呢？此外 main.cpp 和 main.o 只差一個(gè)后綴，能不能自動(dòng)生成對(duì)象文件的名字，將其設(shè)置為源文件名字后綴換成 .o 的形式？

想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測 cpp 文件，并且自動(dòng)替換文件名后綴，需要引入兩個(gè)新的命令：patsubst 和 wildcard。

wildcard

wildcard 用于獲取符合特定規(guī)則的文件名，例如下面的代碼：

SOURCE_DIR = . # 如果是當(dāng)前目錄，也可以不指定SOURCE_FILE = $(wildcard $(SOURCE_DIR)/*.cpp)target: @echo $(SOURCE_FILE)

make 后發(fā)現(xiàn)，輸出的為當(dāng)前目錄下所有的 .cpp 文件：

./function1.cpp ./function2.cpp ./main.cpp

其中 @echo 前加 @是為了避免命令回顯，上文中 make clean 調(diào)用了 rm -rf 會(huì)在 terminal 中輸出這行命令，如果在 rm 前加了 @ 則不會(huì)輸出了。

patsubst

patsubst 應(yīng)該是 pattern substitution 的縮寫。用它可以方便地將 .cpp 文件的后綴換成 .o。它的基本語法是：$(patsubst 原模式，目標(biāo)模式，文件列表)。運(yùn)行下面的示例：

SOURCES = main.cpp function1.cpp function2.cppOBJS = $(patsubst %.cpp, %.o, $(SOURCES))target: @echo $(SOURCES) @echo $(OBJS)

輸出的結(jié)果為：

main.cpp function1.cpp function2.cppmain.o function1.o function2.o

綜合上述兩個(gè)命令，我們可以升級(jí)到第五版 Makefile：

OBJS = $(patsubst %.cpp, %.o, $(wildcard *.cpp))CC = g++CFLAGS = -c -WallLFLAGS = -Wall
all: hellohello: $(OBJS) $(CC) $(LFLAGS) $^ -o $@main.o: main.cpp $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@function1.o: function1.cpp $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@function2.o: function2.cpp $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
clean: rm -rf *.o hello

然而這一版的 Makefile 還有提升空間，它的 main.o，function1.o，function2.o 使用的都是同一套模板，不過換了個(gè)名字而已。第六版的 Makefile 將處理這個(gè)問題。

第六版Makefile

這里要用到 Static Pattern Rule，其語法為：

targets: target-pattern: prereq-patterns

其中 targets 不再是一個(gè)目標(biāo)文件了，而是一組目標(biāo)文件。而 target-pattern 則表示目標(biāo)文件的特征。例如目標(biāo)文件都是 .o 結(jié)尾的，那么就將其表示為 %.o，prereq-patterns (prerequisites) 表示依賴文件的特征，例如依賴文件都是 .cpp 結(jié)尾的，那么就將其表示為 %.cpp。

通過上面的方式，可以對(duì) targets 列表中任何一個(gè)元素，找到它對(duì)應(yīng)的依賴文件，例如通過 targets 中的 main.o，可以鎖定到 main.cpp。

下面是第六版的 Makefile：

OBJS = $(patsubst %.cpp, %.o, $(wildcard *.cpp))CC = g++CFLAGS = -c -WallLFLAGS = -Wall
all: hellohello: $(OBJS) $(CC) $(LFLAGS) $^ -o $@$(OBJS):%.o:%.cpp $(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
clean: rm -rf *.o hello

看到有的 Makefile 設(shè)置了 -lm 的 flag，查閱資料發(fā)現(xiàn)表示連街 math 庫，因?yàn)榇a中可能

#include<math.h>

例如 

g++ -o out fun.cpp -lm

CC = g++LIBS = -lmout: fun.cpp $(CC) -o $@ $^ $(LIBS)

/ The End /

本文介紹了如何寫 Makefile，主要的知識(shí)點(diǎn)有：

1. 在 Makefile 中定義變量并引用

2. $^，$@，$< 的含義

3. wildcard，patsubst 的用法

4. static pattern rule：targets: target-pattern: prereq-patterns

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