Linux： make指令与Makefile文件

本文主要是介绍Linux： make指令与Makefile文件，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. 场景介绍

2. make指令与Makefile文件

3. 依赖关系和依赖方法

4. 项目清理

5. 原理

5.1 识别文件是否需要编译

5.2 make原理

6. 扩展

总结

1. 场景介绍

Linux操作系统中，我们每编写一个C/C++代码，都要手动使用gcc/g++指令，对代码进行编译并生成可执行程序。如果对该代码有所改动，需要再次使用指令，形成新的可执行程序，删除之前的可执行程序。

如下面的场景，创建一个code.c文件，写了一个简单的打印程序，通过gcc指令直接生成code可执行程序，执行该程序，打印出一句话。如果对该份代码还有改动，就要像下面一样删除刚生成的可执行程序，并重复刚刚的操作。

这样的操作十分麻烦，有什么解决办法吗？此时就要使用make指令，搭配上MakeFile文件。

2. make指令与Makefile文件

Linux中，make指令是一个工具，它用于自动化软件构建过程，特别是用于编译大型程序。它通过读取一个名为Makefile的文件来确定如何构建一个或多个目标，完成自动化编译。

工程中的文件不计其数，分别放在若干个目录中，Makefile文件有相应的语法规则，可以指定哪些文件需要先编译，哪些文件可以后编译，哪些文件需要重新编译，甚至是进行更复杂的功能操作。
make是一个解释Makefile中指令的的命令工具。
make是一条命令，Makefile是一个文件，两个搭配使用，完成项目自动化构建。

3. 依赖关系和依赖方法

在doc目录下，创建一个Makefile文件。下面是C语言代码编译的详细步骤，从下到上，先进行预处理(进行宏替换，展开头文件，删除注释)，生成纯C语言文件，其次由C语言代码转换成汇编代码，再生成二进制目标代码(机器可识别代码)，最后进行链接操作生成可执行程序。

你会发现每次编译生成不同文件，语法格式大致相同。第一行不留空格，冒号前面是目标文件名，冒号后面是所依赖文件。第二行需要用Tab键隔开几个空格，然后写下编译指令。

一般来说，Makefile中编写指令时，需要有依赖关系和依赖方法。

依赖关系是指一个目标文件（通常是最终要生成的文件，比如可执行文件或库文件）与它所依赖的文件（通常是源文件、头文件或其他目标文件）之间的关系。且目标文件在冒号之前，依赖文件列表再冒号之后。依赖文件列表可以有多个文件，需要用空格隔开。
如下图中，code依赖code.o，code.o依赖code.s，code.s依赖code.i，code.i依赖code.c。
依赖方法就是下图中编译的指令。

Makefile文件内容就是上图的八行文本。我们使用make指令，就会自动进行编译，生成各个阶段的文件，运行code可执行程序，打印出最开始写的一句话。

其中需要注意，Makefile中先写生成可执行程序，然后慢慢推导到code.c文件，不可以颠倒过来。如果颠倒过来只会执行上图中最下面的雨具，生成code.i文件。

不过一般来说，不会像我刚刚那样生成一系列的中间文件，可以一步到位。由code.c文件直接生成code可执行程序。如下图所示：

4. 项目清理

既然有自动化编译，那么重新编译时，需要清理项目生成的文件。

如清理项目这种指令，目标文件没有依赖文件，我们要声明一个伪目标，用.PHONY进行修饰。
像clean这种，没有跟第一个目标文件直接或间接关联，那么它后面对应的方法就不会被执行。不过，可以显示用make执行，即用“make clean”指令执行。也就是说，用“make”+“目标文件名”格式的指令，可以执行对应的方法。

下面是操作示意图：

那么为什么要用.PHONY进行修饰呢？

观察上图操作，一开始没有生成可执行程序，我们使用make指令进行自动化编译，生成了一个code可执行程序。之后再使用make指令时，都会弹出一句话“ 'code' is up to date”，这是说明源文件没有更新，code可执行程序已经是最新的。

我们要知道.PHONY的作用，我们可以在Makefile文件中加上伪目标的修饰。观察下面的操作，你会发现加上.PHONY修饰之后，不管源文件有没有更新，都会一直执行编译操作。说明伪目标的特性是总是执行目标文件对应的方法。

5. 原理

5.1 识别文件是否需要编译

前面说不用.PHONY修饰的目标文件，编译C语言代码成可执行程序时，会识别代码内容是否被修改过，如果没有被修改，就不会再次编译，反之进行编译操作。

仔细一想，这样子处理是十分合理的。因为当你面对的不是一两个文件，而是十几个甚至上百个文件的工程。每修改工程中的一个文件，就要对整个工程进行重新编译，是十分耗时的。

那么这是如何做到的呢，原理是什么？

解析原理之前，我们首先要了解一个结论，文件由文件内容和文件属性这两部分组成的。文件属性中有访问时间和修改时间。我们可以使用stat这条指令获取文件当前状态。
下面就是code.c文件的当前状态，下面有三行显示不同类型的时间。Acess表示最近一次访问该文件的时间，有些不是显示最近一次访问的时间，可能需要积累到一定次数才进行更新；Modify表示该文件内容最近一次被修改的时间；Change表示该文件属性最近一次被修改的时间。

我们复制printf代码，多粘贴几句，修改一下code.c文件内容。查看code.c文件的状态，会发现Modify这一栏的时间更新了。可是Change这一栏的时间怎么也更新了呢？那是因为修改文件内容会引起文件大小发生变化，文件大小也是属性中的一种。

如果仅仅修改文件权限，只会改变Change这一栏的时间，Modify的时间保持不变。

我们通过上面的讲解，知道每个文件都有最近一次文件内容被修改的时间。

下面的横轴表示文件的Modify时间，从左到右时间更新。其中一开始的Modify时间就表示创建该文件的时间。
正常来说，我们都是先创建一个源文件code.c。然后，编译产生一个可执行程序文件。如下图红色部分所示，该文件的Modify时间一定比源文件的Modify时间更新，此时执行make指令，不会重新编译。
除非code.c文件内容被修改，随之Modify时间更新，比code.exe文件更新，这样执行make指令之后才会进行编译。

那么.PHONY关键字修饰后的目标文件，为什么可以总是执行其对应的方法呢？因为.PHONY可以让依赖方法忽略掉时间的对比。

5.2 make原理

make会在当前目录下找名为“Makefile”或者“makefile”的文件。
如果文件存在，它会找文件中的第一个目标文件。在上面的例子中，它会找到code文件，把它当做最终的目标文件。
如果code文件不存在，或者其所依赖的code.c文件的Modify时间比code文件新。此时就会执行依赖方法中的指令，来生成code文件。

如果是code所依赖的code.o文件不存在，那么make就会在makefile文件中寻找code.o文件依赖的code.s文件。会这样一直找下去，直到依赖的文件存在于当前目录下，并逆向执行指令，有点像栈的结构，先将一开始指令存进去。

在寻找的过程，如果中出现错误，如最后的被依赖文件找不到，那么make就会直接退出，并报错。make只管文件的依赖性。

6. 扩展

一般，我们不会像上面一样生成.i和.s文件。我们会直接让源文件编译成一个.o目标文件，且.o文件与源文件同名，有助于最后链接的操作。其中code.o文件的依赖方法表示生成跟源文件同名的.o文件。

%是makefile文件中的一种通配符，如%.c表示以.c结尾的文件。依赖方法中的$<表示将依赖列表中的所有文件一个一个给gcc指令编译生成同名的.o文件。如果有什么code1.c，code2.c文件，就会生成三条gcc指令。
makefile文件中也是可以定义变量的，但是不需要声明变量类型。第一行和第二行分别定义bin和src变量，表示目标文件和所依赖文件。
其中$()符号中加上变量名，表示获取变量中的内容，相当于指针的解引用。这样写的好处是，如果所依赖文件有许多个，都可以存在一个变量中，然后使用$()符号即可。
$^表示所依赖文件列表中的所有文件，全部拿过来给gcc编译到目标文件中。$@就表示所有的目标文件。

执行结果如下：