Makefile：一个简单的入门

为什么使用Makefile

Makefile可以使构建更方便、减少不必要的构建

想象以下情景，目标文件main的依赖关系如下：

那么可以使用如下命令行进行编译：

gcc main.c stack.c maze.c -o main

那么会出现以下状况：

• 即使是仅仅改变了某一个文件的一行代码，那么所有的.o文件都需要重新生成，然后通过链接得到目标文件，这个开销是巨大的
  • 一个极端情景：一个大型的软件项目往往由上千个源文件组成，全部编译一遍需要几个小时
• 如果有多个.o文件，我们修改了某一个文件（比如.h或者.c文件），那么会影响多个.o文件，因此我们需要重新编译这些.o文件，那么管理他们的依赖是十分麻烦的

Makefile应运而生

Makefile格式

在目录下必须有一个Makefile文件，该文件名大小写敏感，里面内容类似下面：

<target> : <prerequisites> 
[tab]  <commands> #hello，thank you

其中：

• target是目标文件
• prerequisites是前置条件
• 如果要更新目标，那么需要更新所有前置条件
• target和prerequisites可以有多个，用空格分开
• command前面必须是tab，这些command将会被shell执行
• #是注释

一个简单的Makefile程序：

blah: blah.o

cc blah.o -o blah # Runs third

blah.o: blah.c

cc -c blah.c -o blah.o # Runs second

blah.c:

echo "int main() { return 0; }" > blah.c # Runs first

在下面的情况下，执行make会更新目标文件：

• 当前目录没有目标文件
• 前置条件需要更新
• 前置条件修改时间晚于目标文件（目标文件依赖于前置条件，而前置条件被修改了，那么目标文件需要更新）

在编译过程中，经常有一些过程文件，比如二进制文件，那么我们可以清除这些二进制文件，保留源文件，以便于下次make

make规则的一个示例：

clean:
	@echo "cleanning project"
	-rm main *.o
	@echo "clean completed"

• @表示这行语句不被输出，如果不加@那么会输出这行语句本身
• -表示这行语句的执行错误也要忽略。一般rm命令会加-，因为要删除的文件或许不存在

至此我们发现Makefile中已经有了很多目标文件了，比如main和clean，那么如果我们要指定构建target，那么只需要在命令行中输入make target即可；假设没有指定，那么会默认执行Makefile文件的第一个目标

如果文件夹中存在clean这个文件名，那么再次执行make clean并不会执行，因为它认为该文件已存在。为了防止这种情况发生，可以通过.PHONY声明clean是”伪目标”

.PHONY: clean

clean:
	@echo "cleanning project"
	-rm main *.o
	@echo "clean completed"

Makefile中约定俗成的名字：

all，执行主要的编译工作，通常用作缺省目标。
install，执行编译后的安装工作，把可执行文件、配置文件、文档等分别拷到不同的安装目录。
clean，删除编译生成的二进制文件。
distclean，不仅删除编译生成的二进制文件，也删除其它生成的文件，例如配置文件和格式转换后的文档，执行make distclean之后应该清除所有这些文件，只留下源文件。

变量与规则

foo = $(bar)
	bar = Huh?
all:
	@echo $(foo)

• 最终会打印出Huh？
• 这种赋值方式，在make遇到变量定义时不会立即展开
• 如果想要立即展开，可以使用a:=b的形式
• +=可以追加

Makefile中有一些特殊变量，比如：

• $@表示规则中的目标文件（target）
• $<表示规则中第一个prerequisites
• $?表示规则中所有比目标文件新的prerequisites
• $^规则中的所有prerequisites

使用这些变量，可以对Makefile进行改写

版本1：

main: main.o stack.o maze.o
	gcc main.o stack.o maze.o -o main

版本2：

main: main.o stack.o maze.o
	gcc $^ -o $@

常见变量：

AR
静态库打包命令的名字，缺省值是ar。
ARFLAGS
静态库打包命令的选项，缺省值是rv。
AS
汇编器的名字，缺省值是as。
ASFLAGS
汇编器的选项，没有定义。
CC
C编译器的名字，缺省值是cc。
CFLAGS
C编译器的选项，没有定义。
CXX
C++编译器的名字，缺省值是g++。
CXXFLAGS
C++编译器的选项，没有定义。
CPP
C预处理器的名字，缺省值是$(CC) -E。
CPPFLAGS
C预处理器的选项，没有定义。
LD
链接器的名字，缺省值是ld。
LDFLAGS
链接器的选项，没有定义。
TARGET_ARCH
和目标平台相关的命令行选项，没有定义。
OUTPUT_OPTION
输出的命令行选项，缺省值是-o $@。
LINK.o
把.o文件链接在一起的命令行，缺省值是$(CC) $(LDFLAGS) $(TARGET_ARCH)。
LINK.c
把.c文件链接在一起的命令行，缺省值是$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(LDFLAGS)
$(TARGET_ARCH)。
LINK.cc
把.cc文件（C++源文件）链接在一起的命令行，缺省值是$(CXX) $(CXXFLAGS)
$(CPPFLAGS) $(LDFLAGS) $(TARGET_ARCH)。
COMPILE.c
编译.c文件的命令行，缺省值是$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -c。
COMPILE.cc
编译.cc文件的命令行，缺省值是$(CXX) $(CXXFLAGS) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -c。
RM
删除命令的名字，缺省值是rm -f。

make -p查看Makefile的隐藏规则

依赖关系

• gcc -M main.c可以列出目标文件和源文件的依赖关系，包括系统头文件
• gcc -MM *.c在上面的基础上不列出系统头文件

一个内核驱动的Makefile实例

• -j $(nrpoc) ：指定处理器数量
• -C $(LINUX_KERNAL_PATH) ：在内核源码路径执行Makefile
• M=$(CURRENT_PATH) modules ：以内核为基础编译模块的时候，指定目录查找模块源码
• all：make的缺省目标
• @表示这行语句不被输出，如果不加@那么会输出这行语句本身

  TARGET=rootkit
  OBJ=$(TARGET).o
  MODULE=$(TARGET).ko 
  obj-m+=$(OBJ) 
  
  EXTRA_CFLAGS+=-g -O0 # 编译参数
  CURRENT_PATH:=$(shell pwd) #当前路径
  LINUX_KERNAL:=$(shell uname -r) #内核版本号
  LINUX_KERNAL_PATH:=/lib/modules/$(LINUX_KERNAL)/build
  
  
  all:rootkit 
  
  rootkit:
  	make -j $(nrpoc)-C $(LINUX_KERNAL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) modules 
  install:
  # 安装模块
  	@sudo insmod $(CURRENT_PATH)/$(MODULE)
  # 卸载模块
  	@sudo rmmod $(CURRENT_PATH)/$(MODULE)
  
  clean:
  	make -C $(LINUX_KERNAL_PATH) M=$(CURRENT_PATH) clean
  
  .PHONY:all install clean rootkit