目录
一、前言
二、make / Makefile背景介绍
?Makefile是干什么的?
?make又是什么?
三、demo实现【见见猪跑?】
四、依赖关系与依赖方法
1、概念理清
2、感性理解【父与子?】
3、深层理解【程序的翻译环境 + 栈的原理】
五、多学一招:项目清理
1、演示与原理讲解
2、.PHONY伪目标的作用
3、.PHONY伪目标的原理
六、make的工作原理分析
1、再谈make与Makefile
2、探究make的判断机制?
七、Makefile小知识?
八、总结与提炼
九、共勉
一、前言
在之前的博客中,讲解了 Linux的基本指令:指令详解 ,但是呢,在我们常见的项目编译中肯定会包含很多代码文件,只会运用 指令 是不够滴,所以本次博客我们来介绍一下如何使用 make/Makefile 实现项目的自动化构建。
大部分老铁都应该知道如何在Linux上编译C语言代码,而且清楚了可执行文件a.out
的由来,是从 test.c
经过预编译到test.i
test.i
经过编译到test.s
test.s
经过汇编到test.o
test.o
经过链接到a.out
如果有老铁还不清楚的可看看这篇 编译+链接 的过程,是不是觉得很冗余复杂,我们平常做做练习还好,但若是到了那些大型工程中,可是具有上千、上万条代码,若是一次编译完成之后又修改了源代码,接着又想进行编译,此时便需要重新敲入指令,那会使得工作量变得很大。可是在VS中,我们可以无限地修改自己的代码,然后随时编译运行,不需要考虑这些复杂的原理那Linux中有没有这样的一站式操作呢,那就是【make/Makefile】? 二、make / Makefile背景介绍
首先我们来介绍一下什么是make/Makefile,以及它们之间的关系
?Makefile是干什么的?
Makefile 是一个文件
。它是一个工程文件的编译规则,它记录了原始码如何编译的详细信息、描述了整个工程的编译链接等规则。 Makefile 带来的好处就是——“自动化编译"。一旦写好,只需要一个make命令,整个工程完全自动编译,极大的提高了软件开发的效率? ?先来看一下Makefile的【语法】:
target(目标文件):文件1 文件2(依赖文件列表)//依赖关系<Tab>gcc -o 欲建立的执行文件 目标文件1 目标文件2///依赖方法 command ... ...
target就是我们想要建立的信息,一般称作目标文件
。而后面的依赖文件列表
就是具有相关性的 object files,也就是目标文件所依赖的文件(可以是一个或多个,也可以没有) ?然后看一下Makefile的【规则】:
目标文件与依赖文件列表文件之间要使用冒号隔开目标文件:依赖文件列表
target可以是一个目标文件、执行文件,甚至可以是一个标签【后面会提到的伪目标】 依赖方法前面必须加Tab空格键 依赖方法以gcc为例,也可以是其他的shell指令【command】 ?会不会写Makefile ,从一个侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力?
?make又是什么?
make是一个命令工具
,是一个解释makefile中指令的命令工具,一般来说,大多数的IDE都有这个命令,比如:Delphi 的 make,Visual C++的nmake,Linux下GNU的make。可见,Makefile都成为了一种在工程方面的编译方法 【总结一下】:make 一条命令,makefile 是一个文件,两个搭配使用,完成项目自动化构建?
三、demo实现【见见猪跑?】
了解可什么是make/Makefile之后,我们就来用一用它们
刚才说到make命令是用来解释 Makefile 中指令的,所以我们需要创建一个。我喜欢用大写的Makefile,当然你写成 makefile 也是可以的 这里直接vim Makefile
即可,进入编辑界面,如果有不懂vim的,可以看看我的文章----------Vim 的超详细使用 此时我们可以再创建一个test.c
,作为源文件,然后开始往里面写内容现在我要通过gcc去编译这个test.c的文件,然后生成一个我自己命名的【mytest】这个可执行文件,此时我们只需要在Makefile写上这两行即可 mytest:test.cgcc -o mytest test.c
然后回到命令行,我们来执行一下这个make
指令,它就是自动在当前源文件的所在路径下搜寻Makefile,并解释里面命令。之后若是我们需要去编译任何文件,只需要在Makefile里面做一个添加即可,怎么样,是不是很方便 看到了 make / Makefile 的基本实现过程,我们再来说一下 它的原理吧!!!
四、依赖关系与依赖方法
通过小小的demo,想必你已经感受到了【自动化构建工具】的强大,我们来仔细看看Makefile中的指令为何要如此书写✍
1、概念理清
对于mytest:test.c
,冒号左侧是目标文件,右侧是它的依赖文件,所以就可以说它们之间存在一种【依赖关系】,只有test.c存在才可以有mytest 那要如何通过test.c去生成mytest呢❓ 此时就需要使用到下面的这句gcc指令gcc -o mytest test.c
?它叫做【依赖方法】 2、感性理解【父与子?】
就这么说还是不太好理解,我们举个父与子的生活小案例来帮助理解
今天呢,是这个月的12号的了,家里面在月初给你的2000块钱差不多也花完了,于是这两天只能吃土,此时你打开微信后看到和老爸的聊天框,于是就想着和老爸要点钱【毕竟儿子向父亲要钱天经地义?】
这里的老爸和儿子指的就是[依赖关系]
儿子向老爸要钱指的就是[依赖方法]
下面辨析几种依赖关系与依赖方法
❌错误的依赖方法
此时你打电话和你老爸说:“我是你儿子,你帮我写作业。”以上这句话就是依赖关系正确,但是依赖方法不正确。老爸帮儿子写作业无法执行所以只有依赖关系不行,还得有正确的依赖方法
❌错误的依赖关系
此时你拿起室友的手机和他爸爸打电话说:“我是你儿子,你给我点零花钱。”以上这句话就是依赖方法正确,但是依赖关系不正确。因为别人的老爸没义务给你钱依赖方法对了,但是依赖关系不对也不行
✔️ 正确的依赖关系与依赖方法
经历了种种挫折后,你重新拿起手机说:“老爸,我是你儿子,可以给我点零花钱吗?”上面这种说法就是完全正确的依赖关系与依赖方法完成一件事,必须得有正确的依赖关系 + 正确的依赖方法
3、深层理解【程序的翻译环境 + 栈的原理】
看完了【依赖关系】与【依赖方法】的感性理解,相信你对它们有了一定程度的认识,接下去深入地来了解一下它们之间的关系
1 mytest:test.o 2 gcc test.o -o mytest
开头提到过源程序是如何经过一步步的编译来形成可执行文件的吗,因为可执行文件mytest
是依赖于汇编后的目标文件test.o
的,但是现在我们没有这个文件,因此就要去倒推一下如何获取这个test.o
对于test.o
来说,它依赖于test.s
这个经过编译之后文件,可是【test.s】不存在,所以跳转到下一条依赖关系 3 test.o:test.s 4 gcc -c test.s -o test.o
对于test.s
来说,它依赖于test.i
这个经过预编译之后的文件,可是【test.i】不存在,所以跳转到下一条依赖关系 5 test.s:test.i 6 gcc -S test.i -o test.s
对于test.i
来说,它依赖于test.c
这个源文件,查找后发现源文件存在,于是开始执行gcc命令 7 test.i:test.c 8 gcc -E test.c -o test.i
以下就是我们需要在Makefile中修改的【依赖关系】与【依赖方法】
最后来到命令行中执行一下【make】命令,便完成了所有的编译,对于之前一步步地写这个编译的过程,真的是来得方便很多 因为只有当执行完了最后一条命令后生成了【test.i】的文件之后才可以一一往上继续执行,这种反着来的执行逻辑就相当于是我们在数据结构中学过的栈,有一个先进后出的逻辑那这个Makefile这么牛,我们将 gcc编译 的顺序修改一下,会发生什么呢?
可是呢,当我再去make
的时候,却发现这个执行的顺序还是按照没打乱之前的位置,这说明了一点:make会自动推导Makefile中的依赖关系形成栈式结构 【总结一下】:在 [依赖关系] 中,若是目标文件所依赖的文件不存在,就将这个依赖方法入栈,转到下一组[依赖关系],依次循环往复,直到当前目标文件所依赖的文件存在时,就进行出栈,开始执行依赖方法。最后获取的便是那个我们最初想要的目标文件,即使Makefile中的编译顺序发生了变化,make也会去做一个自动推导的工作
五、多学一招:项目清理
1、演示与原理讲解
平时我们在进行各种操作之后目录中都会出现很多文件,此时当我们不想要这些文件的时候,就得去一一删除,显得尤为麻烦,如果编译可以使用Makefile来自动化构建,那清理项目中的文件可不可以呢,我们来看看
此时我们在Makefile
中增加一个【清理】功能 来看一下是否可以达到清理的目的 当我想使用清理功能的时候,并没有像自动化编译那样直接make
,而是在make后面加上了一个clean
,这是为什么呢?新加上的.PHONY
是什么?它对clean而言意味着什么? 我们带着这些问题一起进入【伪目标】------ .PHONY 的学习?
2、.PHONY伪目标的作用
.PHONY是一个伪目标,Makefile中将 .PHONY 放在一个目标前就是指明这个目标是伪文件目标。其作用就是防止在Makefile中定义的执行命令的目标和工作目录下的实际文件出现名字冲突
也就是下面这句,此时的clean被.PHONY
修饰了,那么它就可以反复执行它的依赖方法
.PHONY:clean
可以看到对于目标文件clean
来说,它的依赖文件列表为空,上面我们也有提到过它可以为空 11 clean: 12 rm -f mytest test.i test.s test.o
所以只要你一直使用【make clean】,它便会反复地执行rm -f mytest test.i test.s test.o
.PHONY 配置项的目标clean并不是其他文件生成的实际文件,使make命令会自动绕过隐含规则搜索过程,也就是说执行命令make clean
会自动忽略名为"clean"文件的存在,因此声明.PHONY配置项会改善性能,并且不需要担心实际同名文件存在与否?【通俗一点说】:.PHONY修饰的目标clean并不是某个依赖项生成的实际文件,因此make命令不再去搜寻当前文件夹下是否有clean文件,这样少去做一些事,自然会改善性能,并且不用担心当前文件夹下是否有同名的文件 我们到命令行中来验证一下⌨️
可以看到,我进行了三次make clean,不过其实在第一次执行的时候,就已经达成了我们清理的目的,可是后面还可以继续执行,这其实就是.PHONY修饰起的作用其实对于【clean】来说,不加修饰其实也是可以辺反复执行的,这点我们在本模块开头的时候有说到过。我现在将这个修饰去掉,来试试看 可以看到,即使是去掉了.PHONY
做修饰之后一样是可以反复执行 那就有同学问:这是为什么呢?为何clean不加.PHONY
修饰也可以多次执行
[clean]
3、.PHONY伪目标的原理
可是呢,对于其他的指令就不行了,例如我们上面说到过的gcc去编译一个文件的过程 我们试着在【mytest】前面加上一个.PHONY
的修饰试试 然后再去试试能不能进行反复使用【这里给读者详细解释一下.PHONY
修饰的原理】 我们来详细分析一下,首先可以清楚的是加上.PHONY
修饰之后便可以多次make,但是可以看到在编译的过程中进行make的时候所执行的指令不太相同,只有gcc test.o -o mytest
这一句,却少了如何产生【test.o】的过程,这是为何呢
❗编译这一块比较复杂,需要重点理解❗
不过其实可以看出,每次去修改一下就重新编译全部的文件,也是挺繁琐的。所以我们在开发的时候一般不给编译生成的目标文件带.PHONY
的修饰,就防止其被多次重复编译 【总结一下】:
? .PHONY
修饰的是伪目标,对于伪目标来说,它可以被反复执行
? .PHONY
修饰的一定能被反复执行,但是能被反复执行的不一定被.PHONY
修饰
六、make的工作原理分析
1、再谈make与Makefile
通过【ldd】去查看make
指令的动态依赖关系,我们可以发现 make指令 也是依赖于标准的C库,而我们在Makefile中写得也都是一些指令,因此使用make指令才可以对Makefile中的内容做一个识别 因此我们可以得出一个结论
?make
是专门给【Makefile】写的一个命令,在执行make的时候,就会自动在你当前目录下去搜索Makefile
这个文件,搜索之后打开,然后对它里面的内容做分析
那 make 是如何进行分析 Makefile 的呢,有什么规则吗❓
make扫描Makefile文件时会默认执行第一组依赖关系和依赖方法 还记得我们 在获取mytest
这个目标对象的时候都是直接使用的【make】吗;而在获取clean
这个目标对象时却用的是【make clean】那你是否会感到疑惑为何不使用【make mytest】就可以获取到吗,就是因为默认执行的就是第一组的依赖关系和依赖方法 我们可以试着把【clean】和【mytest】调个位置 可以看到,在调换了位置之后我们直接【make】的话获取的就是clean对象了,想要去使用gcc编译源文件生成可执行文件就需要用到【make mytest】。不过也并不是第一组依赖关系和依赖方法就一定要直接【make】,我们使用【make clean】也是可以用的 2、探究make的判断机制?
好,我们来深入探讨一下刚才遗留下的问题:make究竟是如何知道我们的可执行文件是否需要重新编译呢❓
再来回顾一下,当我们执行完一次【make】获取mytest
这个目标文件后,第二次再去执行【make】指令就不会其效果了,这是为何呢? 我们可以将源文件和可执行文件当做是一条时间轴。对于可执行文件
来收,它生成的时间一定是晚于源文件
的【因为中间要经过一系列编译 + 链接的过程】 我们可以通过【stat】这个指令来查看源文件和可执行文件的所有属性,不过要观察的还是其中一个叫做ACM时间 Access: 最后一次访问该文件的时间Change:最后一次改变该文件属性或状态的时间Modify:最近一次修改文件内容的时间【比较的是这个时间】可以很清晰地看出10:30:14
是要早于11:20:57
的。所以【make】指令才会不起作用。所以它就是通过这个 Modify 时间来进行对比才能判断出是否需要重新编译 七、Makefile小知识?
本模块来拓展一下有关make/Mailefile里的一些小知识
1. Makefile文件保存了编译器和链接器的参数选项,并且描述了所有源文件之间的关系。make程序会读取makefile文件中的数据,然后根据规则调用编译器,汇编器,链接器产生最后的输出
2. Makefile里主要包含了五个东西:显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释
【显式规则】:如何生成一个或多个目标文件;【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,比如源文件与目标文件之间的时间关系判断之类;【变量定义】:在makefile中可以定义变量,当makefile被执行时,其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上,通常使用 $(var) 表示引用变量;【文件指示】:包含在一个makefile中引用另一个makefile,类似C语言中的include;3. 默认的情况下,make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile”
、“makefile”
、“Makefile”
的文件
4. 我们可以在Makefile中添加一些特殊符号,就可以起到一些特殊的功能
即这个$@
和$^
,前者表示:
左侧被编译的所有内容,即【目标文件】,后者表示:
之后所有内容,即【依赖文件】 此时,当我们再去make
的时候,就可以发现这个特殊符号自动替换成了:
两侧的【目标文件】和【依赖文件】 接下去我再来介绍一种 Makefile 中的特殊文件
写了这么多【make】,你是否感觉每次都会出现回显很麻烦呢?能不能像我们在敲普通指令的时候一样,直接给出结果呢? 这里我们就可以在执行的命令行前加上这个@
此时当我们在【make】和【make clean】的时候就不会产生任何回显了,可以达到一样的效果 八、总结与提炼
最后我们来总结一下本文所学习的内容?
本文我们学习了Linux下的项目自动化构建工具 - make/Makefile
九、共勉
以下就是我对【Linux】makefile自动化编译 的理解,如果有不懂和发现问题的小伙伴,请在评论区说出来哦,同时我还会继续更新对 Linux--进程 的理解,请持续关注我哦!!!!!