手把手教你写一个Makefile文件
如果我们是在linux下开发，那makefile肯定要知道，不懂makefile，面对较大的工程项目的时候就会比较麻烦，懂得利用开发工具将会大大提高我们的开发效率，也可以说makefile是必须掌握的一项技能。
一、了解什么是 makefile
一个大型工程中的源文件不计其数，各个功能或者模块分别放在不同的目录下，手动敲命令去编译就带来很大的麻烦，那么makefile可以定义一系列的编译规则，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至进行更复杂的功能操作，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，极大的提高软件开发的效率。
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：linux下gnu的make、visual c++的nmake、delphi的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。当然，不同产商的make各不相同，也有不同的语法，但其本质都是在 “文件依赖性” 上做文章。
二、明白编译链接过程
在编写makefile之前，还是要先了解清楚程序编译链接过程，无论是c、c++，首先要把源文件编译成中间代码文件，在windows下也就是 .obj 文件，unix/linux下是 .o 文件，即 object file，这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量的object file合成执行文件，这个动作叫作链接（link）。
编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在c/c++文件中），只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（o文件或是obj文件）。
链接时，主要是链接函数和全局变量，所以，我们可以使用这些中间目标文件（o文件或是obj文件）来链接我们的应用程序。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（object file），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以，我们要给中间目标文件打个包，在windows下这种包叫“库文件”（library file)，也就是 .lib 文件，在unix/linux下是archive file，也就是 .a 文件，也叫静态库文件。
总结一下，编译链接的过程如下：
源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成执行文件。
在编译时，编译器只检测程序语法，和函数、变量是否被声明。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成object file。
在链接程序时，链接器会在所有的object file中找寻函数的实现，如果找不到，那就会报链接错误码（linker error），在vc下，这种错误一般是：link 2001错误，意思是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的object file。
三、编写一个简单的 makefile
1. makefile 的基本语法规则：
目标 ... : 依赖 ... 实现目标的具体表达式(命令） ... ...
目标(target)：就是一个目标文件，可以是object 文件，也可以是执行文件，还可以是一个标签(label)；
依赖(prerequisites)：就是要生成那个target所需要的文件或是目标；
命令(command)：shell命令，也就是make工具需要执行的命令。
【总结】：通过依赖(prerequisites)中的一些文件生成目标(target)文件，目标文件要按照命令(command)中定义的规则来生成。
2. 来看一个简单的示例代码
简单写三个方法文件(openfile.c、readfile.c、writefile.c)、一个头文件(operatefile.h)和一个主函数文件(main.c)，代码如下：
// openfile.c#include operatefile.hvoid openfile(){ printf(open file...........);}// readfile.c#include operatefile.hvoid readfile(){ printf(read file...........);}// writefile.c#include operatefile.hvoid writefile(){ printf(write file...........);}// operatefile.h#ifndef __operatefile_h__#define __operatefile_h__#include void openfile(void);void readfile(void);void writefile(void);#endif// main.c#include #include operatefile.hint main(){ openfile(); readfile(); writefile(); return 0;}
3. 根据上面的语法规则及编译链接过程编写一个makefile文件
main:main.o openfile.o readfile.o writefile.o # main生成所需要的.o文件 gcc -o main main.o openfile.o readfile.o writefile.o # 生成main的规则
main.o:main.c # mian.o文件生成所需要的mian.c文件
gcc -c main.c openfile.o:openfile.c gcc -c openfile.c readfile.o:readfile.c gcc -c readfile.c writefile.o:writefile.c gcc -c writefile.c
clean: # 需要手动调用
rm *.o main
注意：makefile的注释符号是 ‘#’。
4. 编写完成后，执行make命令，make会在当前目录下找到名字为makefile或makefile的文件，程序就会自动运行，产生相应的中间文件和可执行文件
a. 如果执行make出现如下信息，那就是命令行(makefile中的gcc或者rm)前面没有用tab键缩进，不能用空格：
b. 如果执行make出现如下信息，那就是你的代码没有修改过，makefile拒绝你的请求：
这里还会有一种情况就是如果只修改过其中一个文件，那么重新编译就可以看到只编译修改的那个文件，没有编译其他未修改的文件，避免了重复编译。这里可以想象在一个大型源码的工程或者一个内核源码，里面的源文件上千或上万个，如果只修改了一个小问题，就要全部重新编译，就会花费大量编译的过程，makefile就可以避免这个问题，而且支持多线程并发操作，可以减少很多编译的时间，提高工作效率。
那么makefile是如何判断文件是否有修改过呢？
makefile是通过对比时间戳，当我们生成中间文件或可执行文件之后，他们的创建时间肯定要比 .c文件最后修改的时间晚，如果某个 .c文件有新修改过，它的时间戳肯定会比原来生成中间文件或可执行文件的时间戳晚，这样就判断这个 .c文件有被更新过，就会重新编译它。
5. 正常运行后，执行可执行文件输入 ./main 即可，就能看到代码执行的结果
6. 在makefile文件的最后可以看到有个clean，这个clean就是前面所说的标签，它不是一个文件，所以make无法生成它的依赖关系和决定它是否要执行，只能通过显示指定这个目标才可以 ，通过make clean的指令就可以执行clean下面的命令。
到这里，一个基础版的makefile就完成了。
四、makefile的优化
学会了编写基础版的makefile后，就可以对刚刚写的makefile进行优化。
优化1：省略命令
我们将上面写的基础版makefile改成下面这样的省略版：
main:main.o openfile.o readfile.o writefile.o gcc -o main main.o openfile.o readfile.o writefile.o clean: rm *.o main执行make后的结果：
可以看到，这些文件都在同一目录下的时候，省略版和基础版的结果是一样的，省略版的makefile中去掉了生成main.o、openfile.o、readfile.o和writefile.o这些目标的依赖和生成命令，这就是make的隐含规则，make会试图去自动推导产生这些目标的依赖和生成命令，这个行为就是隐含规则的自动推导。
优化2：引入变量
这里引入变量的意思有点像使用宏替换，改成$(变量名)，$是格式：
target = mainobjs = main.o openfile.o readfile.o writefile.occ = gcc$(target):$(objs) $(cc) -o $(target) $(objs)clean: rm $(objs) $(target)
优化3：引入函数 格式：$(函数名 实参列表)
# 函数1$(wildcard *.c) # 表示当前路径下的所有的 .c# 函数2$(patsubst %.c, %.o, 所有的.c文件) # 生成中间文件 .o# 函数3$(notdir xxx) # 去除xxx文件的绝对路径，只保留文件名引入函数后的makefile版本可以改写成：target = main source = $(wildcard *.c)objs = $(patsubst %.c, %.o, $(source))cc = gcc$(target):$(objs) $(cc) -o $(target) $(objs) clean: rm $(objs) $(target)
优化4：对文件进行分类管理 在一个实际工程项目中程序文件比较多，我们就会对文件按照文件类型进行分类，分为头文件、源文件、目标文件和可执行文件，分别放在不同的目录中，由makefile统一管理这些文件，将生产的目标文件放在目标目录下，可执行文件放到可执行目录下，分类目录如下图：
bin目录：放可执行文件
include目录：放头文件
obj目录：放中间目标文件
src目录：放源文件
可见原来那些文件都不在同一目录下了，那么这时候如果还用之前的makefile，make就没法处理了，自动推导也会无法进行，就需要改成如下：
inc_dir = ./includebin_dir = ./binsrc_dir = ./srcobj_dir = ./obj src = $(wildcard $(src_dir)/*.c) # /*/obj = $(patsubst %.c, $(obj_dir)/%.o, $(notdir $(src))) target = mainbin_target = $(bin_dir)/$(target) cc = gcc $(bin_target):$(obj) $(cc) $(obj) -o $@ $(obj_dir)/%.o:$(src_dir)/%.c $(cc) -i$(inc_dir) -c $< -o $@ clean: find $(obj_dir) -name *.o -exec rm -rf {} ; # 删除 .o 文件 rm $(bin_target) # 删除可执行文件main在makefile中，最终要生成可执行文件main我们把它叫做终极目标，其它所有的 .o 文件本身也是一个目标，也需要编译生成，工程里面许多的 .c 就会生成许多的 .o，每一个 .c 都写一遍目标依赖命令显然是不可行的，于是就有了类似for循环的东西，把所有目标变成一个集合，但不是真正用for循环，而是使用一些抽象的符号表示，解释如下：
%.o：所有 .o 结尾的文件
%.c：所有 .c 结尾的文件
$@：表示目标文件
$<：表示第一个依赖文件，也叫初级依赖
$^：表示所有的依赖文件，也叫终极依赖
当然，不止只有这些符号，只是列举了上面出现的或者常见的。
执行make后的结果：
make执行后bin目录里面已经生成了可执行文件main，obj目录里面已经生成了中间目标文件 main.o、openfile.o、readfile.o、writefile.o，最后执行main后的结果也是和前面基础版的makefile的结果是一样的。
ok，看到这里应该对makefile有了一定的了解，可以动手敲一敲用起来！
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一、了解什么是 makefile
一个大型工程中的源文件不计其数，各个功能或者模块分别放在不同的目录下，手动敲命令去编译就带来很大的麻烦，那么makefile可以定义一系列的编译规则，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至进行更复杂的功能操作，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，极大的提高软件开发的效率。
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：linux下gnu的make、visual c++的nmake、delphi的make。可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。当然，不同产商的make各不相同，也有不同的语法，但其本质都是在 “文件依赖性” 上做文章。
二、明白编译链接过程
在编写makefile之前，还是要先了解清楚程序编译链接过程，无论是c、c++，首先要把源文件编译成中间代码文件，在windows下也就是 .obj 文件，unix/linux下是 .o 文件，即 object file，这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量的object file合成执行文件，这个动作叫作链接（link）。
编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在c/c++文件中），只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（o文件或是obj文件）。
链接时，主要是链接函数和全局变量，所以，我们可以使用这些中间目标文件（o文件或是obj文件）来链接我们的应用程序。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（object file），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以，我们要给中间目标文件打个包，在windows下这种包叫“库文件”（library file)，也就是 .lib 文件，在unix/linux下是archive file，也就是 .a 文件，也叫静态库文件。
总结一下，编译链接的过程如下：
源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成执行文件。
在编译时，编译器只检测程序语法，和函数、变量是否被声明。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成object file。
在链接程序时，链接器会在所有的object file中找寻函数的实现，如果找不到，那就会报链接错误码（linker error），在vc下，这种错误一般是：link 2001错误，意思是说，链接器未能找到函数的实现。你需要指定函数的object file。
三、编写一个简单的 makefile
1. makefile 的基本语法规则：
目标 ... : 依赖 ... 实现目标的具体表达式(命令） ... ...
目标(target)：就是一个目标文件，可以是object 文件，也可以是执行文件，还可以是一个标签(label)；
依赖(prerequisites)：就是要生成那个target所需要的文件或是目标；
命令(command)：shell命令，也就是make工具需要执行的命令。
【总结】：通过依赖(prerequisites)中的一些文件生成目标(target)文件，目标文件要按照命令(command)中定义的规则来生成。
2. 来看一个简单的示例代码
简单写三个方法文件(openfile.c、readfile.c、writefile.c)、一个头文件(operatefile.h)和一个主函数文件(main.c)，代码如下：
// openfile.c#include operatefile.hvoid openfile(){ printf(open file...........);}// readfile.c#include operatefile.hvoid readfile(){ printf(read file...........);}// writefile.c#include operatefile.hvoid writefile(){ printf(write file...........);}// operatefile.h#ifndef __operatefile_h__#define __operatefile_h__#include void openfile(void);void readfile(void);void writefile(void);#endif// main.c#include #include operatefile.hint main(){ openfile(); readfile(); writefile(); return 0;}
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main:main.o openfile.o readfile.o writefile.o # main生成所需要的.o文件 gcc -o main main.o openfile.o readfile.o writefile.o # 生成main的规则
main.o:main.c # mian.o文件生成所需要的mian.c文件
gcc -c main.c openfile.o:openfile.c gcc -c openfile.c readfile.o:readfile.c gcc -c readfile.c writefile.o:writefile.c gcc -c writefile.c
clean: # 需要手动调用
rm *.o main
注意：makefile的注释符号是 ‘#’。
4. 编写完成后，执行make命令，make会在当前目录下找到名字为makefile或makefile的文件，程序就会自动运行，产生相应的中间文件和可执行文件
a. 如果执行make出现如下信息，那就是命令行(makefile中的gcc或者rm)前面没有用tab键缩进，不能用空格：
b. 如果执行make出现如下信息，那就是你的代码没有修改过，makefile拒绝你的请求：
这里还会有一种情况就是如果只修改过其中一个文件，那么重新编译就可以看到只编译修改的那个文件，没有编译其他未修改的文件，避免了重复编译。这里可以想象在一个大型源码的工程或者一个内核源码，里面的源文件上千或上万个，如果只修改了一个小问题，就要全部重新编译，就会花费大量编译的过程，makefile就可以避免这个问题，而且支持多线程并发操作，可以减少很多编译的时间，提高工作效率。
那么makefile是如何判断文件是否有修改过呢？
makefile是通过对比时间戳，当我们生成中间文件或可执行文件之后，他们的创建时间肯定要比 .c文件最后修改的时间晚，如果某个 .c文件有新修改过，它的时间戳肯定会比原来生成中间文件或可执行文件的时间戳晚，这样就判断这个 .c文件有被更新过，就会重新编译它。
5. 正常运行后，执行可执行文件输入 ./main 即可，就能看到代码执行的结果
6. 在makefile文件的最后可以看到有个clean，这个clean就是前面所说的标签，它不是一个文件，所以make无法生成它的依赖关系和决定它是否要执行，只能通过显示指定这个目标才可以 ，通过make clean的指令就可以执行clean下面的命令。
到这里，一个基础版的makefile就完成了。
四、makefile的优化
学会了编写基础版的makefile后，就可以对刚刚写的makefile进行优化。
优化1：省略命令
我们将上面写的基础版makefile改成下面这样的省略版：
main:main.o openfile.o readfile.o writefile.o gcc -o main main.o openfile.o readfile.o writefile.o clean: rm *.o main执行make后的结果：
可以看到，这些文件都在同一目录下的时候，省略版和基础版的结果是一样的，省略版的makefile中去掉了生成main.o、openfile.o、readfile.o和writefile.o这些目标的依赖和生成命令，这就是make的隐含规则，make会试图去自动推导产生这些目标的依赖和生成命令，这个行为就是隐含规则的自动推导。
优化2：引入变量
这里引入变量的意思有点像使用宏替换，改成$(变量名)，$是格式：
target = mainobjs = main.o openfile.o readfile.o writefile.occ = gcc$(target):$(objs) $(cc) -o $(target) $(objs)clean: rm $(objs) $(target)
优化3：引入函数 格式：$(函数名 实参列表)
# 函数1$(wildcard *.c) # 表示当前路径下的所有的 .c# 函数2$(patsubst %.c, %.o, 所有的.c文件) # 生成中间文件 .o# 函数3$(notdir xxx) # 去除xxx文件的绝对路径，只保留文件名引入函数后的makefile版本可以改写成：target = main source = $(wildcard *.c)objs = $(patsubst %.c, %.o, $(source))cc = gcc$(target):$(objs) $(cc) -o $(target) $(objs) clean: rm $(objs) $(target)
优化4：对文件进行分类管理 在一个实际工程项目中程序文件比较多，我们就会对文件按照文件类型进行分类，分为头文件、源文件、目标文件和可执行文件，分别放在不同的目录中，由makefile统一管理这些文件，将生产的目标文件放在目标目录下，可执行文件放到可执行目录下，分类目录如下图：
bin目录：放可执行文件
include目录：放头文件
obj目录：放中间目标文件
src目录：放源文件
可见原来那些文件都不在同一目录下了，那么这时候如果还用之前的makefile，make就没法处理了，自动推导也会无法进行，就需要改成如下：
inc_dir = ./includebin_dir = ./binsrc_dir = ./srcobj_dir = ./obj src = $(wildcard $(src_dir)/*.c) # /*/obj = $(patsubst %.c, $(obj_dir)/%.o, $(notdir $(src))) target = mainbin_target = $(bin_dir)/$(target) cc = gcc $(bin_target):$(obj) $(cc) $(obj) -o $@ $(obj_dir)/%.o:$(src_dir)/%.c $(cc) -i$(inc_dir) -c $< -o $@ clean: find $(obj_dir) -name *.o -exec rm -rf {} ; # 删除 .o 文件 rm $(bin_target) # 删除可执行文件main在makefile中，最终要生成可执行文件main我们把它叫做终极目标，其它所有的 .o 文件本身也是一个目标，也需要编译生成，工程里面许多的 .c 就会生成许多的 .o，每一个 .c 都写一遍目标依赖命令显然是不可行的，于是就有了类似for循环的东西，把所有目标变成一个集合，但不是真正用for循环，而是使用一些抽象的符号表示，解释如下：
%.o：所有 .o 结尾的文件
%.c：所有 .c 结尾的文件
$@：表示目标文件
$<：表示第一个依赖文件，也叫初级依赖
$^：表示所有的依赖文件，也叫终极依赖
当然，不止只有这些符号，只是列举了上面出现的或者常见的。
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make执行后bin目录里面已经生成了可执行文件main，obj目录里面已经生成了中间目标文件 main.o、openfile.o、readfile.o、writefile.o，最后执行main后的结果也是和前面基础版的makefile的结果是一样的。
ok，看到这里应该对makefile有了一定的了解，可以动手敲一敲用起来！
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