一、Make的执行过程

• 依次读取变量“MAKEFILES”定义的makefile文件列表

• 读取工作目录下的makefile文件

  （缺省的是根据命名的查找顺序“GNUmakefile”，“makefile”，“Makefile”，首先找到那个就读取那个）

• 依次读取工作目录makefile文件中使用指示符“include”包含的文件

• 查找重建所有已读取的makefile文件的规则

  （如果存在一个目标是当前读取的某一个makefile文件，则执行此规则重建此makefile文件，完成以后从第一步开始重新执行）

• 初始化变量值并展开那些需要立即展开的变量和函数并根据预设条件确定执行分支

  （变量跟函数都比较熟悉了，那预设条件是指什么？就是条件语句啦！比如： ifeq… else….endif这样的条件语句，根据条件来确定执行分支）

• 根据“终极目标”以及其他目标的依赖关系建立依赖关系链表

• 执行除“终极目标”以外的所有的目标的规则

  （规则中如果依赖文件中任一个文件的时间戳比目标文件新，则使用规则所定义的命令重建目标文件）

• 执行“终极目标”所在的规则

二、Makefile文件的格式

构建规则都写在Makefile文件里面，要学会如何Make命令，就必须学会如何编写Makefile文件。

2.1 概述

Makefile文件由一系列规则（rules）构成。每条规则的形式如下。

<target> : <prerequisites> 
[tab]  <commands>

上面第一行冒号前面的部分，叫做"目标"（target），冒号后面的部分叫做"前置条件"（prerequisites）；第二行必须由一个tab键起首，后面跟着"命令"（commands）。

"目标"是必需的，不可省略；"前置条件"和"命令"都是可选的，但是两者之中必须至少存在一个。

每条规则就明确两件事：构建目标的前置条件是什么，以及如何构建。下面就详细讲解，每条规则的这三个组成部分。

2.2 目标（target）

一个目标（target）就构成一条规则。目标通常是文件名，指明Make命令所要构建的对象，比如上文的 a.txt 。目标可以是一个文件名，也可以是多个文件名，之间用空格分隔。

除了文件名，目标还可以是某个操作的名字，这称为"伪目标"（phony target）。

clean:
      rm *.o

上面代码的目标是clean，它不是文件名，而是一个操作的名字，属于"伪目标 "，作用是删除对象文件。

$ make  clean

但是，如果当前目录中，正好有一个文件叫做clean，那么这个命令不会执行。因为Make发现clean文件已经存在，就认为没有必要重新构建了，就不会执行指定的rm命令。

为了避免这种情况，可以明确声明clean是"伪目标"，写法如下。

.PHONY: clean
clean:
        rm *.o temp

声明clean是"伪目标"之后，make就不会去检查是否存在一个叫做clean的文件，而是每次运行都执行对应的命令。像.PHONY这样的内置目标名还有不少，可以查看手册。

如果Make命令运行时没有指定目标，默认会执行Makefile文件的第一个目标。

$ make

上面代码执行Makefile文件的第一个目标。

2.3 前置条件（prerequisites）

前置条件通常是一组文件名，之间用空格分隔。它指定了"目标"是否重新构建的判断标准：只要有一个前置文件不存在，或者有过更新（前置文件的last-modification时间戳比目标的时间戳新），"目标"就需要重新构建。

result.txt: source.txt
    cp source.txt result.txt

上面代码中，构建 result.txt 的前置条件是 source.txt 。如果当前目录中，source.txt 已经存在，那么make result.txt可以正常运行，否则必须再写一条规则，来生成 source.txt 。

source.txt:
    echo "this is the source" > source.txt

上面代码中，source.txt后面没有前置条件，就意味着它跟其他文件都无关，只要这个文件还不存在，每次调用make source.txt，它都会生成。

$ make result.txt
$ make result.txt

上面命令连续执行两次make result.txt。第一次执行会先新建 source.txt，然后再新建 result.txt。第二次执行，Make发现 source.txt 没有变动（时间戳晚于 result.txt），就不会执行任何操作，result.txt 也不会重新生成。

如果需要生成多个文件，往往采用下面的写法。

source: file1 file2 file3

上面代码中，source 是一个伪目标，只有三个前置文件，没有任何对应的命令。

$ make source

执行make source命令后，就会一次性生成 file1，file2，file3 三个文件。这比下面的写法要方便很多。

$ make file1
$ make file2
$ make file3

2.4 命令（commands）

命令（commands）表示如何更新目标文件，由一行或多行的Shell命令组成。它是构建"目标"的具体指令，它的运行结果通常就是生成目标文件。

每行命令之前必须有一个tab键。如果想用其他键，可以用内置变量.RECIPEPREFIX声明。

.RECIPEPREFIX = >
all:
> echo Hello, world

上面代码用.RECIPEPREFIX指定，大于号（>）替代tab键。所以，每一行命令的起首变成了大于号，而不是tab键。

需要注意的是，每行命令在一个单独的shell中执行。这些Shell之间没有继承关系。

var-lost:
    export foo=bar
    echo "foo=[$$foo]"

上面代码执行后（make var-lost），取不到foo的值。因为两行命令在两个不同的进程执行。一个解决办法是将两行命令写在一行，中间用分号分隔。

var-kept:
    export foo=bar; echo "foo=[$$foo]"

另一个解决办法是在换行符前加反斜杠转义。

var-kept:
    export foo=bar; \
    echo "foo=[$$foo]"

最后一个方法是加上.ONESHELL:命令。

.ONESHELL:
var-kept:
    export foo=bar; 
    echo "foo=[$$foo]"

三、Makefile文件的语法

3.1 注释

井号（#）在Makefile中表示注释。

# 这是注释
result.txt: source.txt
    # 这是注释
    cp source.txt result.txt # 这也是注释

3.2 回声（echoing）

正常情况下，make会打印每条命令，然后再执行，这就叫做回声（echoing）。

test:
    # 这是测试

执行上面的规则，会得到下面的结果。

$ make test
# 这是测试

在命令的前面加上@，就可以关闭回声。

test:
    @# 这是测试

现在再执行make test，就不会有任何输出。

由于在构建过程中，需要了解当前在执行哪条命令，所以通常只在注释和纯显示的echo命令前面加上@。

test:
    @# 这是测试
    @echo TODO

3.3 通配符

通配符（wildcard）用来指定一组符合条件的文件名。Makefile 的通配符与 Bash 一致，主要有星号（*）、问号（？）和 [...] 。比如， *.o 表示所有后缀名为o的文件。

clean:
        rm -f *.o

3.4 模式匹配

Make命令允许对文件名，进行类似正则运算的匹配，主要用到的匹配符是%。比如，假定当前目录下有 f1.c 和 f2.c 两个源码文件，需要将它们编译为对应的对象文件。

%.o: %.c

等同于下面的写法。

f1.o: f1.c
f2.o: f2.c

使用匹配符%，可以将大量同类型的文件，只用一条规则就完成构建。

3.5 变量和赋值符

Makefile 允许使用等号自定义变量。

txt = Hello World
test:
    @echo $(txt)

上面代码中，变量 txt 等于 Hello World。调用时，变量需要放在 $( ) 之中。

调用Shell变量，需要在美元符号前，再加一个美元符号，这是因为Make命令会对美元符号转义。

test:
    @echo $$HOME

有时，变量的值可能指向另一个变量。

v1 = $(v2)

上面代码中，变量 v1 的值是另一个变量 v2。这时会产生一个问题，v1 的值到底在定义时扩展（静态扩展），还是在运行时扩展（动态扩展）？如果 v2 的值是动态的，这两种扩展方式的结果可能会差异很大。

为了解决类似问题，Makefile一共提供了四个赋值运算符 （=、:=、？=、+=），它们的区别请看StackOverflow。

VARIABLE = value
# 在执行时扩展，允许递归扩展。
​
VARIABLE := value
# 在定义时扩展。
​
VARIABLE ?= value
# 只有在该变量为空时才设置值。
​
VARIABLE += value
# 将值追加到变量的尾端。

3.6 内置变量（Implicit Variables）

Make命令提供一系列内置变量，比如，$(CC) 指向当前使用的编译器，$(MAKE) 指向当前使用的Make工具。这主要是为了跨平台的兼容性，详细的内置变量清单见手册。

output:
    $(CC) -o output input.c

3.7 自动变量（Automatic Variables）

Make命令还提供一些自动变量，它们的值与当前规则有关。主要有以下几个。

（1）$@

$@指代当前目标，就是Make命令当前构建的那个目标。比如，make foo的 $@ 就指代foo。

a.txt b.txt: 
    touch $@

等同于下面的写法。

a.txt:
    touch a.txt
b.txt:
    touch b.txt

（2）$<

$< 指代第一个前置条件。比如，规则为 t: p1 p2，那么$< 就指代p1。

a.txt: b.txt c.txt
    cp $< $@ 

等同于下面的写法。

a.txt: b.txt c.txt
    cp b.txt a.txt 

（3）$?

$? 指代比目标更新的所有前置条件，之间以空格分隔。比如，规则为 t: p1 p2，其中 p2 的时间戳比 t 新，$?就指代p2。

（4）$^

$^ 指代所有前置条件，之间以空格分隔。比如，规则为 t: p1 p2，那么 $^ 就指代 p1 p2 。

（5）$*

$* 指代匹配符 % 匹配的部分， 比如% 匹配 f1.txt 中的f1 ，$* 就表示 f1。

（6）$(@D) 和 $(@F)

$(@D) 和 $(@F) 分别指向 $@ 的目录名和文件名。比如，$@是 src/input.c，那么$(@D) 的值为 src ，$(@F) 的值为 input.c。

（7）$(<D) 和 $(<F)

$(<D) 和 $(<F) 分别指向 $< 的目录名和文件名。

所有的自动变量清单，请看手册。下面是自动变量的一个例子。

dest/%.txt: src/%.txt
    @[ -d dest ] || mkdir dest
    cp $< $@

上面代码将 src 目录下的 txt 文件，拷贝到 dest 目录下。首先判断 dest 目录是否存在，如果不存在就新建，然后，$< 指代前置文件（src/%.txt）， $@ 指代目标文件（dest/%.txt）。

3.8 判断和循环

Makefile条件判断（ifeq,ifneq,ifdef,ifndef）

• ifeq：判断值是否相同，如果相同，则为真

• ifneq：判断值是否相同，如果不同，则为真

• ifdef：判断变量值非空，则表达式为真

Makefile使用 Bash 语法，完成判断和循环。

ifeq ($(CC),gcc)
  libs=$(libs_for_gcc)
else
  libs=$(normal_libs)
endif

上面代码判断当前编译器是否 gcc ，然后指定不同的库文件。

LIST = one two three
all:
    for i in $(LIST); do \
        echo $$i; \
    done

# 等同于

all:
    for i in one two three; do \
        echo $i; \
    done

上面代码的运行结果。

one
two
three

3.9 函数

Makefile 还可以使用函数，格式如下。

$(function arguments)
# 或者
${function arguments}

Makefile提供了许多内置函数，可供调用。下面是几个常用的内置函数。

（1）shell 函数

shell 函数用来执行 shell 命令

srcfiles := $(shell echo src/{00..99}.txt)

（2）wildcard 函数

wildcard 函数用来在 Makefile 中，替换 Bash 的通配符。

srcfiles := $(wildcard src/*.txt)

（3）subst 函数

subst 函数用来文本替换，格式如下。

$(subst from,to,text)

下面的例子将字符串"feet on the street"替换成"fEEt on the strEEt"。

$(subst ee,EE,feet on the street)

下面是一个稍微复杂的例子。

comma:= ,
empty:=
# space变量用两个空变量作为标识符，当中是一个空格
space:= $(empty) $(empty)
foo:= a b c
bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
# bar is now "a,b,c".

（4）patsubst函数

patsubst 函数用于模式匹配的替换，格式如下。

$(patsubst pattern,replacement,text)

下面的例子将文件名"x.c.c bar.c"，替换成"x.c.o bar.o"。

$(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)

（5）替换后缀名

替换后缀名函数的写法是：变量名 + 冒号 + 后缀名替换规则。它实际上patsubst函数的一种简写形式。

min: $(OUTPUT:.js=.min.js)

上面代码的意思是，将变量OUTPUT中的后缀名 .js 全部替换成 .min.js 。

（6）call

call函数是唯一一个可以用来创建新的参数化的函数。call函数不仅可以用来调用一个用户自定义函数并传参，还可以向一个表达式传参。

自定义函数：

PHONY: all
define func
    @echo "pram1 = $(0)"
    @echo "pram2 = $(1)"
endef
all:
    $(call func, hello zhaixue.cc)

表达式：

$(call <expression>,<parm1>,<parm2>,<parm3>...)

.PHONY: all
param = $(1) $(2)
reverse_param = $(2) $(1)
str1 = $(call param, hello, zhaixue.cc)
str2 = $(call reverse_param, hello, zhaixue.cc)
all:
    @echo "str1 = $(str1)"
    @echo "str2 = $(str2)"

# make
str1 =  hello  zhaixue.cc
str2 =  zhaixue.cc  hello

3.10 赋值

• = 是最基本的赋值

• := 是覆盖之前的值

• ?= 是如果没有被赋值过就赋予等号后面的值

• += 是添加等号后面的值

四、Makefile 的实例

（1）执行多个目标

.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff
​
cleanall : cleanobj cleandiff
        rm program
​
cleanobj :
        rm *.o
​
cleandiff :
        rm *.diff

上面代码可以调用不同目标，删除不同后缀名的文件，也可以调用一个目标（cleanall），删除所有指定类型的文件。

**（2）编译C语言项目**

edit : main.o kbd.o command.o display.o 
    cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o
​
main.o : main.c defs.h
    cc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
    cc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
    cc -c command.c
display.o : display.c defs.h
    cc -c display.c
​
clean :
     rm edit main.o kbd.o command.o display.o
​
.PHONY: edit clean