Makefile及其工作原理
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当你在一些源文件改变后需要运行或更新一个任务时，make工具通常会被用到。make工具需要读取Makefile(或makefile)文件，在该文件中定义了一系列需要执行的任务。make可以用来将源代码编译为可执行程序。大部分开源项目会使用make来实现二进制文件的编译，然后使用make istall命令来执行安装。

本文将通过一些基础和进阶的示例来展示make和Makefile的使用方法。在开始前，请确保你的系统中安装了make。

### 基础示例

依然从打印“Hello World”开始。首先创建一个名字为myproject的目录，目录下新建Makefile文件，文件内容为：
```
say_hello:

        echo "Hello World"

```

在myproject目录下执行make，会有如下输出：
```
$ make

echo "Hello World"

Hello World

```

在上面的例子中，“say_hello”类似于其他编程语言中的函数名。在此可以成为target。在target之后的是预置条件和依赖。为了简单期间，我们在示例中没有定义预置条件。“echo ‘Hello World'"命令被称为recipe。recipe基于预置条件来实现target。target、预置条件和recipe共同构成一个规则。

总结一下，一个典型的规则的语法为：
```
target: 预置条件

<TAB> recipe

```

在示例中，target是一个基于源代码这个预置条件的二进制文件。另外，在另一规则中，这个预置条件也可以是依赖其他预置条件的target。
```
final_target: sub_target final_target.c

        Recipe_to_create_final_target



sub_target: sub_target.c

        Recipe_to_create_sub_target

```

target不要求是一个文件，也可以只是方便recipe使用的名字。我们称之为伪target。

再回到上面的示例中，当make被执行时，整条指令‘echo "Hello World"’都被打印出来，之后才是真正的执行结果。如果不希望指令本身被打印处理，需要在echo前添加@。
```
say_hello:

        @echo "Hello World"

```

重新运行make，将会只有如下输出：
```
$ make

Hello World

```

接下来在Makefile中添加如下伪target：generate和clean：
```
say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
        @echo "Creating empty text files..."
        touch file-{1..10}.txt

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm *.txt
```

随后当我们运行make时，只有‘say_hello’这个target被执行。这是因为makefile中的默认target为第一个target。通常情况下只有默认的target会被调用，大多数项目会将“all”作为默认target。“all”负责来调用其他的target。我们可以通过.DEFAULT_GOAL这个特殊的伪target来覆盖掉默认的行为。

在makefile文件开头增加.DEFAULT_GOAL：
```
.DEFAULT_GOAL := generate
```

make会将generate作为默认target：
```
$ make
Creating empty text files...
touch file-{1..10}.txt
```

顾名思义，.DEFAULT_GOAL伪target仅能定义一个target。这就是为什么很多项目仍然会有all这个target。这样可以保证多个target的实现。

下面删除掉.DEFAULT_GOAL，增加all target：
```
all: say_hello generate

say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
        @echo "Creating empty text files..."
        touch file-{1..10}.txt

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm *.txt
```

运行之前，我们再增加一些特殊的伪target。.PHONY用来定义这些不是file的target。make会默认调用这写伪target下的recipe，而不去检查文件是否存在或最后修改日期。完整的makefile如下：
```
.PHONY: all say_hello generate clean

all: say_hello generate

say_hello:
        @echo "Hello World"

generate:
        @echo "Creating empty text files..."
        touch file-{1..10}.txt

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm *.txt
```

make命令会调用say_hello和generate：
```
$ make
Hello World
Creating empty text files...
touch file-{1..10}.txt
```

clean不应该被放入all中，或者被放入第一个target。clean应当在需要清理时手动调用，调用方法为make clean。
```
$ make clean
Cleaning up...
rm *.txt
```

现在你应该已经对makefile有了基础的了解，接下来我们看一些进阶的示例。

### 进阶示例

#### 变量

在之前的实例中，大部分target和预置条件是已经固定了的，但在实际项目中，它们通常用变量和模式来代替。

定义变量最简单的方式是使用‘=’操作符。例如，将命令gcc赋值给变量CC：
```
CC = gcc
```

这被称为递归扩展变量，用于如下所示的规则中：
```
hello: hello.c
    ${CC} hello.c -o hello
```

你可能已经想到了，recipe将会在传递给终端时展开为：
```
gcc hello.c -o hello
```

${CC}和$(CC)都能对gcc进行引用。但如果一个变量尝试将它本身赋值给自己，将会造成死循环。让我们验证一下：
```
CC = gcc
CC = ${CC}

all:
    @echo ${CC}
```

此时运行make会导致：
```
$ make
Makefile:8: *** Recursive variable 'CC' references itself (eventually).  Stop.
```

为了避免这种情况发生，可以使用“:=”操作符（这被称为简单扩展变量）。以下代码不会造成上述问题：
```
CC := gcc
CC := ${CC}

all:
    @echo ${CC}
```

#### 模式和函数

下面的makefile使用了变量、模式和函数来实现所有C代码的编译。我们来逐行分析下：
```
# Usage:
# make        # compile all binary
# make clean  # remove ALL binaries and objects

.PHONY = all clean

CC = gcc                        # compiler to use

LINKERFLAG = -lm

SRCS := $(wildcard *.c)
BINS := $(SRCS:%.c=%)

all: ${BINS}

%: %.o
        @echo "Checking.."
        ${CC} ${LINKERFLAG} $< -o $@

%.o: %.c
        @echo "Creating object.."
        ${CC} -c $<

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm -rvf *.o ${BINS}
```

  * 以“#”开头的行是评论。

  * `.PHONY = all clean` 定义了“all”和“clean”两个伪代码。

  * 变量`LINKERFLAG` recipe中gcc命令需要用到的参数。

  * `SRCS := $(wildcard *.c)`: `$(wildcard pattern)` 是与文件名相关的一个函数。在本示例中，所有“.c"后缀的文件会被存入“SRCS”变量。

  * `BINS := $(SRCS:%.c=%)`: 这被称为替代引用。本例中，如果“SRCS”的值为“'foo.c bar.c'”，则“BINS”的值为“'foo bar'”。

  * Line `all: ${BINS}`: 伪target “all”调用“${BINS}”变量中的所有值作为子target。

  * 规则：
```
%: %.o
   @echo "Checking.."
   ${CC} ${LINKERFLAG} $&lt; -o $@
```

下面通过一个示例来理解这条规则。假定“foo”是变量“${BINS}”中的一个值。“%”会匹配到“foo”（“%”匹配任意一个target）。下面是规则展开后的内容：
```
foo: foo.o
   @echo "Checking.."
   gcc -lm foo.o -o foo

```

如上所示，“%”被“foo”替换掉了。“$<”被“foo.o”替换掉。“$<”用于匹配预置条件，`$@`匹配target。对“${BINS}”中的每个值，这条规则都会被调用一遍。

  * 规则：
```
%.o: %.c
   @echo "Creating object.."
   ${CC} -c $&lt;
```

之前规则中的每个预置条件在这条规则中都会都被作为一个target。下面是展开后的内容：
```
foo.o: foo.c
  @echo "Creating object.."
  gcc -c foo.c
```

  * 最后，在target “clean”中，所有的而简直文件和编译文件将被删除。




下面是重写后的makefile，该文件应该被放置在一个有foo.c文件的目录下：
```
# Usage:
# make        # compile all binary
# make clean  # remove ALL binaries and objects

.PHONY = all clean

CC = gcc                        # compiler to use

LINKERFLAG = -lm

SRCS := foo.c
BINS := foo

all: foo

foo: foo.o
        @echo "Checking.."
        gcc -lm foo.o -o foo

foo.o: foo.c
        @echo "Creating object.."
        gcc -c foo.c

clean:
        @echo "Cleaning up..."
        rm -rvf foo.o foo
```

关于makefiles的更多信息，[GNU Make manual][1]提供了更完整的说明和实例。

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via: https://opensource.com/article/18/8/what-how-makefile

作者：[Sachin Patil][a]
选题：[lujun9972](https://github.com/lujun9972)
译者：[Zafiry](https://github.com/zafiry)
校对：[校对者ID](https://github.com/校对者ID)

本文由 [LCTT](https://github.com/LCTT/TranslateProject) 原创编译，[Linux中国](https://linux.cn/) 荣誉推出

[a]:https://opensource.com/users/psachin
[1]:https://www.gnu.org/software/make/manual/make.pdf