21.3 用 make 进行宏编译

在本章一开始我们提到过 make 的功能是可以简化编译过程里面所下达的指令，同时还具有很多很方便的功能！那么下面咱们就来试看看使用 make 简化下达编译指令的流程吧！

21.3.1 为什么要用 make

先来想像一个案例，假设我的可执行文件里面包含了四个源代码文件，分别是 main.c haha.c sin_value.c cos_value.c 这四个文件，这四个文件的目的是：

  • main.c ：主要的目的是让使用者输入角度数据与调用其他三支副程序；
  • haha.c ：输出一堆有的没有的讯息而已；
  • sin_value.c ：计算使用者输入的角度（360） sin 数值；
  • cos_value.c ：计算使用者输入的角度（360） cos 数值。

这四个文件你可以到 http://linux.vbird.org/linux_basic/0520source/main.tgz 来下载。由于这四个文件里面包含了相关性，并且还用到数学函数在里面，所以如果你想要让这个程序可以跑， 那么就需要这样编译：

# 1\. 先进行目标文件的编译，最终会有四个 *.o 的文件名出现：
[root@study ~]# gcc -c main.c
[root@study ~]# gcc -c haha.c
[root@study ~]# gcc -c sin_value.c
[root@study ~]# gcc -c cos_value.c

# 2\. 再进行链接成为可执行文件，并加入 libm 的数学函数，以产生 main 可执行文件：
[root@study ~]# gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm

# 3\. 本程序的执行结果，必须输入姓名、360 度角的角度值来计算：
[root@study ~]# ./main 
Please input your name: VBird  <==这里先输入名字
Please enter the degree angle （ex> 90）: 30   <==输入以 360 度角为主的角度
Hi, Dear VBird, nice to meet you.    <==这三行为输出的结果喔！
The Sin is:  0.50
The Cos is:  0.87

编译的过程需要进行好多动作啊！而且如果要重新编译，则上述的流程得要重新来一遍，光是找出这些指令就够烦人的了！ 如果可以的话，能不能一个步骤就给他完成上面所有的动作呢？那就利用 make 这个工具吧！ 先试看看在这个目录下创建一个名为 makefile 的文件，内容如下：

# 1\. 先编辑 makefile 这个规则档，内容只要作出 main 这个可执行文件
[root@study ~]# vim makefile
main: main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
    gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm
# 注意：第二行的 gcc 之前是 <tab> 按键产生的空格喔！

# 2\. 尝试使用 makefile 制订的规则进行编译的行为：
[root@study ~]# rm -f main *.o   <==先将之前的目标文件去除
[root@study ~]# make
cc    -c -o main.o main.c
cc    -c -o haha.o haha.c
cc    -c -o sin_value.o sin_value.c
cc    -c -o cos_value.o cos_value.c
gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm
# 此时 make 会去读取 makefile 的内容，并根据内容直接去给他编译相关的文件啰！

# 3\. 在不删除任何文件的情况下，重新执行一次编译的动作：
[root@study ~]# make
make: `main' is up to date.
# 看到了吧！是否很方便呢！只会进行更新 （update） 的动作而已。

或许你会说：“如果我创建一个 shell script 来将上面的所有动作都集结在一起，不是具有同样的效果吗？”呵呵！ 效果当然不一样，以上面的测试为例，我们仅写出 main 需要的目标文件，结果 make 会主动的去判断每个目标文件相关的源代码文件，并直接予以编译，最后再直接进行链接的动作！ 真的是很方便啊！此外，如果我们更动过某些源代码文件，则 make 也可以主动的判断哪一个源代码与相关的目标文件文件有更新过， 并仅更新该文件，如此一来，将可大大的节省很多编译的时间呢！要知道，某些程序在进行编译的行为时，会消耗很多的 CPU 资源呢！所以说， make 有这些好处：

  • 简化编译时所需要下达的指令；
  • 若在编译完成之后，修改了某个源代码文件，则 make 仅会针对被修改了的文件进行编译，其他的 object file 不会被更动；
  • 最后可以依照相依性来更新 （update） 可执行文件。

既然 make 有这么多的优点，那么我们当然就得好好的了解一下 make 这个令人关心的家伙啦！而 make 里面最需要注意的大概就是那个规则文件，也就是 makefile 这个文件的语法啦！所以下面我们就针对 makefile 的语法来加以介绍啰。

21.3.2 makefile 的基本语法与变量

make 的语法可是相当的多而复杂的，有兴趣的话可以到 GNU [1] 去查阅相关的说明，鸟哥这里仅列出一些基本的规则，重点在于让读者们未来在接触源代码时，不会太紧张啊！ 好了，基本的 makefile 规则是这样的：

标的（target）: 目标文件1 目标文件2
<tab>   gcc -o 欲创建的可执行文件 目标文件1 目标文件2

那个标的 （target） 就是我们想要创建的信息，而目标文件就是具有相关性的 object files ，那创建可执行文件的语法就是以 <tab> 按键开头的那一行！特别给他留意喔，“命令列必须要以 tab 按键作为开头”才行！他的规则基本上是这样的：

  • 在 makefile 当中的 # 代表注解；
  • <tab> 需要在命令行 （例如 gcc 这个编译器指令） 的第一个字符；
  • 标的 （target） 与相依文件（就是目标文件）之间需以“:”隔开。

同样的，我们以刚刚上一个小节的范例进一步说明，如果我想要有两个以上的执行动作时， 例如下达一个指令就直接清除掉所有的目标文件与可执行文件，该如何制作呢？

# 1\. 先编辑 makefile 来创建新的规则，此规则的标的名称为 clean ：
[root@study ~]# vi makefile
main: main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
    gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm
clean:
    rm -f main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o

# 2\. 以新的标的 （clean） 测试看看执行 make 的结果：
[root@study ~]# make clean  &lt;==就是这里！通过 make 以 clean 为标的
rm -rf main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o

如此一来，我们的 makefile 里面就具有至少两个标的，分别是 main 与 clean ，如果我们想要创建 main 的话，输入“make main”，如果想要清除有的没的，输入“make clean”即可啊！而如果想要先清除目标文件再编译 main 这个程序的话，就可以这样输入：“make clean main”，如下所示：

[root@study ~]# make clean main
rm -rf main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
cc    -c -o main.o main.c
cc    -c -o haha.o haha.c
cc    -c -o sin_value.o sin_value.c
cc    -c -o cos_value.o cos_value.c
gcc -o main main.o haha.o sin_value.o cos_value.o -lm

这样就很清楚了吧！但是，你是否会觉得，咦！ makefile 里面怎么重复的数据这么多啊！没错！所以我们可以再借由 shell script 那时学到的“变量”来更简化 makefile 喔：

[root@study ~]# vi makefile
LIBS = -lm
OBJS = main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
main: ${OBJS}
        gcc -o main ${OBJS} ${LIBS}
clean:
        rm -f main ${OBJS}

与 bash shell script 的语法有点不太相同，变量的基本语法为：

  1. 变量与变量内容以“=”隔开，同时两边可以具有空格；
  2. 变量左边不可以有 <tab> ，例如上面范例的第一行 LIBS 左边不可以是 <tab>；
  3. 变量与变量内容在“=”两边不能具有“:”；
  4. 在习惯上，变量最好是以“大写字母”为主；
  5. 运用变量时，以 ${变量} 或 $（变量） 使用；
  6. 在该 shell 的环境变量是可以被套用的，例如提到的 CFLAGS 这个变量！
  7. 在命令行界面也可以给予变量。

由于 gcc 在进行编译的行为时，会主动的去读取 CFLAGS 这个环境变量，所以，你可以直接在 shell 定义出这个环境变量，也可以在 makefile 文件里面去定义，更可以在命令行当中给予这个咚咚呢！例如：

[root@study ~]# CFLAGS="-Wall" make clean main
# 这个动作在上 make 进行编译时，会去取用 CFLAGS 的变量内容！

也可以这样：

[root@study ~]# vi makefile
LIBS = -lm
OBJS = main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
CFLAGS = -Wall
main: ${OBJS}
    gcc -o main ${OBJS} ${LIBS}
clean:
    rm -f main ${OBJS}

咦！我可以利用命令行进行环境变量的输入，也可以在文件内直接指定环境变量，那万一这个 CFLAGS 的内容在命令行与 makefile 里面并不相同时，以那个方式输入的为主？呵呵！问了个好问题啊！ 环境变量取用的规则是这样的：

  1. make 命令行后面加上的环境变量为优先；
  2. makefile 里面指定的环境变量第二；
  3. shell 原本具有的环境变量第三。

此外，还有一些特殊的变量需要了解的喔：

  • $@：代表目前的标的（target）

所以我也可以将 makefile 改成：

[root@study ~]# vi makefile
LIBS = -lm
OBJS = main.o haha.o sin_value.o cos_value.o
CFLAGS = -Wall
main: ${OBJS}
    gcc -o $@ ${OBJS} ${LIBS}   &lt;==那个 $@ 就是 main ！
clean:
    rm -f main ${OBJS}

这样是否稍微了解了 makefile （也可能是 Makefile） 的基本语法？这对于你未来自行修改源代码的编译规则时，是很有帮助的喔！^_^！