快速上手makefile自动化构建工具

前言：

  在windows下，很多东西都是编译器直接帮你做好的，而在Linux下并不是这样，如果也想要实现自动化，就要会写makefile，那么话不多说，开启我们今天的话题！

✈️ makefile背景

•  会不会写makefile，从侧面说明了一个人是否具备完成大型工程的能力。
•  一个工程中的源文件非常多，其按照类型、模块等放在不同的目录下，makefile定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，以及重新编译等，甚至更复杂的操作。
•  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，极大提高软件开发的效率。
• make是一个命令工具，是一个解释makefile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，Linux下GNU的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。
• make是一个命令，makefile是一个文件，两者搭配使用，完成项目的自动化构建。

✈️ 简单认识makefile

  我们不妨先编写一个makefile文件，简单来认识一下，首先准备一个C的源文件，再在当前目录下创建 makefile/Makefile(两者皆可) 文件：

  打开makefile文件，写下如下内容：

mybin:file.c
	gcc -o mybin file.c

  使用 make 命令进行自动化编译，再运行形成的可执行程序：

  以上就是一个简单的自动化编译的过程，其实就是把指令放到文件里去执行。但是，我接下来要解释一下makefile文件里的内容。

✈️ 依赖关系与依赖方法

🔎生成项目

  makefile里面，最重要的一个概念就是，依赖关系和依赖方法：

• mybin：这里是目标文件。
• file.c：这里是依赖关系列表，可以有多个文件。

为了方便大家理解，我这里举两个例子:

例1：月初的时候，阿熊拿了生活费，风光无限，但是现在到月底了，阿熊没钱了，这个时候阿熊要给他父亲打电话，当父亲电话接通的那刻，阿熊说了一句：“爸，我是阿熊。” 然后立马挂断，只留下一脸懵的父亲…

  阿熊月底没钱了，给父亲打电话，说明了自己身份，这个就是依赖关系，但是光有依赖关系并不能解决问题，所以还需要具体的依赖方法。

例2：这时，阿熊再次拿起电话打给父亲：“爸，我刚才点错了，这个月我生活费没了，打点钱过来。” 虽然阿熊父亲很生气，钱花这么快，但是还是把钱打了过去。

  阿熊打电话，并且拿到了钱，拿到钱的这个过程就是所谓的 依赖方法，依赖方法也就是具体的执行过程，在第二行中，一个 Tab键 后所写的gcc的指令就是依赖方法。

🔎清理项目

  在vs中，我们既有生成资源，也有清理资源，那么在Linux下能否清理资源呢？答案是可以的。

  同样在makefile文件下，接着写下如下内容：

clean:
	rm -f mybin

  clean所 依赖的文件为空，也就是clean 不依赖任何文件，而clean的依赖方法就是删除形成的可执行程序。

  现在我们既可以进行自动化编译，也可以进行自动化清理，例如：

  为什么我们自动化编译只需要make，而资源清理却需要make clean？我们不妨在makefile文件中将两者位置互换：

  这时我们再进行make，我们会发现：

结论： make指令默认是makefile文件中的第一个依赖关系！ 其实这时因为，makefile在形成目标文件的时候，默认是从上到下扫描makefile文件的，默认形成的是第一个目标文件。

✈️ ACM时间

  我们来看这样一个现象：

  通过上面的现象，我们发现，我们只能make一次，生成对应的可执行程序之后make会检测生成的可执行程序是否存在，存在就不再生成。   而当我们对源文件进行修改时，重新再次make又能够生成新的可执行程序，那么make是到底如何识别我更新了程序呢？

  其实这是因为每个文件都存在着三种时间，而make命令则是根据某个时间来判断你的文件是否更改过，是否更新过，再继续做出判断到底执不执行make。

为了解决上述问题，我们有必要了解一下Linux下时间的概念。

  使用指令 stat 进行查看源文件的时间：

stat 命令可以用来显示文件的详细信息，包括文件的状态、权限、所有者以及时间信息，其中这三个时间概念：

• Access（访问时间）：代表文件最后被访问的时间。当文件被访问时，这个时间会被更新。
• Change（变更时间）：当文件的属性被改变时，那么Change这个时间就会被更新。
• Modify（修改时间）：代表文件内容的最后修改时间。当文件的内容被修改时，这个时间就会被更新。

在刚开始学Linux的时候我们都知道：

文件 = 内容 + 属性

  当我们修改一个源文件时，不仅源文件的Modify时间更新，并且Change时间也会被更新：

  因为当我们对源代码进行修改时，我们可能新增了、删除、修改了代码，这些操作很有 可能让我们文件的大小发生变化，所以 Change的时间也会跟着改变。

  而Acess时间是指文件访问时间，比如使用cat命令对文件内容访问，但是当我们连续多次访问时：

  当我们第一次访问时，AccessTime会改变，但是当我们连续多次访问test.c文件后，AccessTime反而不变了？

这是因为，原本Linux的AccessTime每次访问都会改变，但是，用的多了大家发现，AccessTime的使用次数远远比ModifyTime和ChangeTime大得多。而每次更改文件属性也会消耗资源，所以现在Linux规定ATime的刷新是有一段时差的。

  经过以上分析，我们make判断文件更新的时间似乎是Modify时间，没错，就是Mtime，也就是说，如果我们能改变ModifyTime那么再重新make的时候就可以成功执行了。

  说到更改Modify时间，我们可以想到 touch命令，如果touch的文件不存在，则创建新的文件，如果存在，则更新Mtime。

  可以看到使用touch命令更改Mtime就可以重新make了

✈️ 语法补充

🔎.PHONY修饰

  我们在windows的os下，vs中，编译文件之后不需要你手动清理资源，而是vs自动清理资源，那么在Linux下有没有对应的方式来进行自动化清理呢？

  其实也是有的，这里就需要补充一点新的语法：

.PHONY:目标文件#修饰目标文件，使之成为伪目标，总是被执行

  可以看到，加上 .PHONY 修饰之后，我们make就可以多次使用了，其实修饰伪目标就是 忽略文件的Mtime是否更新，所以就可以一直使用make。

  而我们一般遵循着伪目标修饰清理工作，编译工作还是交给编译器的选择，以时间的更新来判断执不执行make，但是 清理工作是一定要执行 的，所以我们 通常把.PHONY修饰需要清理的目标文件。

🔎特殊符号替换

  其实在makefile文件里，我们不需要出现目标文件和源文件，因为make/makefile会帮助我们识别目标文件和源文件，可以使用特殊符号代替：

• $@：表示目标文件
• $^：表示依赖文件列表

  所以我们makefile的文件就可以这样写：

  测试是否可行：

  其实在makefile文件中我们甚至可以不用写gcc 和 -o选项，我们可以定义makefile变量：

g=gcc#变量g就表示gcc
flag=-o#变量flag就表示-o

• 替换格式： $(变量)

  这样我们就能对 gcc 和选项 -o 进行替换了：

  我们进行测试：

  同样我们在写依赖关系的时候也可以用变量进行替换：

✈️ Makefile的推导过程

  其实makefile的目标文件所依赖的文件是.o文件，可是我们没有.o文件。而**.o文件依赖于.s文件**，我们也没有.s文件。.s文件依赖于.i文件，我们也没有.i文件。.i文件依赖于.c文件，我们有.c文件！   所以我们的依赖关系就是：

  而到了.c文件，我们就可以写出依赖方法了：

  有了这个依赖方法，我们就能得到.i文件了，所以我们.i的依赖方法也能写出来，同理，.s，.o的依赖方法也能依次写出：

  其实这就是makefile文件的 语法推导 过程，首先 根据依赖关系向下推导，再根据依赖方法从下往上推导 ，很类似于入栈出栈的过程。

  测试是否是自底向上执行依赖方法：

✈️ 总结：

•  makefile有一个重要概念——依赖关系和依赖方法，依赖关系又有目标文件和依赖关系列表。
•  简单写一个makefile的文件包含资源清理，并且成功执行。
•  ACM时间，make/makefile是根据Mtime来做判断的。
•  一些补充语法，以及makefile的语法推导过程。