文章目录
- 一、自动化构建工具
- 1. 什么是 make 和 Makefile？
- 2. 如何自动化构建可执行程序？
- 3. Makefile 的核心思想
- 4. 如何清理可执行文件？
- 5. make 的工作原理
- 5.1 make 的执行顺序
- 5.2 为什么 make 要检查文件是否更新？
- 5.2.1 避免重复编译，节省时间
- 5.2.2 时间戳检查机制
- 5.3 `.PHONY`伪目标
- 补充知识：make 依赖关系推导
- 补充知识：分阶段编译
- 6. Makefile 扩展语法
- 6.1 定义变量
- 6.2 多个源文件
- 6.3 多个.o文件
- 6.4 测试是否可行
- 6.5 `$^` 和 `$@`
- 6.6 `%`通配符与`<`
- 6.7 测试一下
- 6.8 清理文件
- 6.9 自定义输出信息
- 6.10 Makefile 扩展语法汇总
一、自动化构建工具
平时用 gcc / g++ 编译代码时，每次都要手动输入编译命令。尤其是当项目包含多个源文件时，重复输入命令不仅繁琐，还容易出错。有没有办法自动化完成编译过程，一键生成可执行文件呢？
答案是：make 与 makefile
1. 什么是 make 和 Makefile？
make 是一个自动化构建工具，而 Makefile 是配合 make 使用的配置文件，它们的组合可以帮你解决手动重复输入编译命令的问题。
简单说：make是一条指令，makefile是一个文件。
2. 如何自动化构建可执行程序？
简单认识一下 make 和 makefile 如何自动化构建可执行程序。
第一步：在源代码同级目录下，创建一个文件名为：makefile / Makefile 的文件。（首字母大小写均可）
第二步：在文件内部写上一些语句用来构建可执行程序
目标可执行程序文件名:依赖的文件名 //依赖关系
gcc xxx -o xxx //依赖方法
//第二行要紧跟着以tab键开头
冒号右面又叫依赖文件列表，依赖文件可能有多个。
第三步：执行make命令，即可自动形成可执行程序
3. Makefile 的核心思想
根据依赖关系和依赖方法形成目标文件。
例如：小明想和小明爸爸要生活费，并且小明只能用学校公用电话。
场景一：
小明给爸爸打电话说：爸，我是你儿子。（表明依赖关系）
如果此时小明不再说话，此时小明爸爸会一脸蒙圈，回复：干啥？
小明继续说：给我打钱！（表明依赖方法）
此时小明爸爸明白了小明的意思：转账2000元。
场景二：
小明给小李爸爸打电话说：我是小明，给我打钱！
此时小李的爸爸依然会一脸蒙圈，回复：？？？打错了吧？（依赖关系不匹配）
场景三：
小明想追求心仪的女同学小美，直接跟小美表白。（直接表明依赖方法）
小美说：你是谁呀，我都不认识你，算了吧。（没有先产生依赖关系）
场景四：
小明想追求心仪的女同学小花，这次有经验了，先给小花讲解数学题，又经常约小花一起共进晚餐（先产生依赖关系）
在某次一起共进晚餐时，和小花表白。（再表明依赖方法）
小花说：我也喜欢你！
所以，成事需要依赖方法和依赖关系同时存在、匹配，且往往需先建立依赖关系，再执行方法。
Makefile 核心逻辑：
依赖关系 = “我和对方的关系” = “目标和依赖文件的关系”
依赖方法 = “怎么让对方行动” = “怎么用命令处理文件”
顺序原则 = “先混熟，再提需求” = “先处理依赖项，再生成目标”
4. 如何清理可执行文件？
先打开Makefile，添加新配置，如图：
.PHONY:clean
clean:
rm -f ok
当想要删除可执行文件时，执行make clean就会自动进行rm
5. make 的工作原理
5.1 make 的执行顺序
make 会自顶向下扫描makefile文件，默认形成第一个目标文件
如果想指定形成目标文件，语法：make 目标文件
我们将 clean 和 ok 调换一下顺序
可以发现，再次执行make指令，就默认执行rm了，只有执行make ok才执行gcc指令
5.2 为什么 make 要检查文件是否更新？
make 工具通过检查文件更新状态，仅重新编译必要的文件，从而大幅提高编译效率。
5.2.1 避免重复编译，节省时间
假设一个项目包含 100 个源文件，其中只有 1 个文件被修改：
不检查更新时：每次执行 make 都需重新编译全部 100 个文件，耗时可能长达数十分钟。
检查更新时：make 仅编译被修改的文件及其依赖项，其他文件直接复用之前的编译结果（如 .o 目标文件），节省大量时间。
5.2.2 时间戳检查机制
make 会比较 依赖文件（如 .c、.h）和 目标文件（如 .o） 的修改时间戳。
若依赖文件的时间戳比目标文件新（即依赖文件被修改过），则认为目标文件 “过时”，需要重新编译。
若所有依赖文件未更新，则跳过编译目标文件。
简单说：通过对比源文件（依赖文件）和可执行程序（目标文件）的修改时间（Modify time）
总结：make 检查文件更新的核心目的是实现增量编译—— 仅更新过时的文件，在保证编译结果正确性的前提下最大化提升效率。这一机制通过 Makefile 定义的依赖关系和文件时间戳对比实现，是现代软件开发中构建工具的基础设计思想。
5.3 .PHONY伪目标
在 Makefile 中，伪目标（Phony Target） 的依赖方法总是会被执行。
伪目标是一种特殊的目标，它不代表一个实际的文件，而是作为执行一组命令的标识。通过.PHONY声明：
为什么伪目标的依赖方法总是执行？
-
make 的默认行为
对于普通目标，make 会：
检查目标文件是否存在。
比较目标文件与依赖文件的修改时间。
仅当目标不存在或依赖更新时，才执行命令。 -
伪目标打破时间戳检查
伪目标没有对应的文件，因此 make 无法检查其时间戳。当你执行 make clean 时：
make 发现 clean 是伪目标，直接执行对应的命令，不检查任何条件。
即使当前目录存在名为 clean 的文件，.PHONY 声明会让 make 忽略它。
简单说：凡是被.PHONY修饰的伪目标，忽略对比修改时间，总是能被执行。
由于clean被.PHONY修饰：
在ok目标文件前加上.PHONY，可以发现，和上面的clean一样，可以一直被执行。
补充知识：make 依赖关系推导
make 会进行依赖关系的推导，直到依赖文件是存在的
类似将依赖方法不断入栈，推导完毕出栈执行方法。
补充知识：分阶段编译
一般在编译时，我们通常不会直接把文件从 .c 直接到可执行文件，而是先从 .c 到 .o 再到可执行。
为什么要分阶段编译？
- 效率更高：只修改一个源文件时，只需重新编译对应的 .o 文件，无需重新编译整个项目。
- 模块化开发：不同模块可以独立编译，最后链接在一起，便于团队协作。
- 复用性：可以将常用功能编译为静态库或动态库，供多个项目复用。
6. Makefile 扩展语法
讲解这部分知识，是为了能让我们的Makefile文件变的更加通用，假设未来有变更，直接修改变量即可。
6.1 定义变量
下面讲解一下如何将Makefile文件写的更加通用
首先定义一批变量
BIN=ok
SRC=test.c
OBJ=test.o
CC=gcc
RM=rm -f
将所有可以被变量替换的指令替换，用这种形式：$(变量)
可以发现可以正常使用make
6.2 多个源文件
当我们想把非常多的源文件编译形成一个可执行文件时，该怎么办呢？
第一种方法：SRC=$(shell ls *.c)，在Makefile中可以通过这种方法使用shell指令
第二种方法：SRC=$(wildcard *.c)，Makefile中的内部语法
6.3 多个.o文件
把所有的源文件的.c后缀替换为.o，形成OBJ
OBJ=$(SRC:.c=.o)
此时，OBJ就等于所有的同名.o文件了
6.4 测试是否可行
测试多个源文件是否正确
make回显问题：
make默认会对指令进行回显，如果不想回显，在不想回显的指令前加上@符号
测试多个目标文件是否正确
加了@符号之后就不会再多回显一次了。
正常显示，一段.c文件，一段.o文件。并且确实都是源文件的同名.o文件。
6.5 $^ 和 $@
此时 SRC 和 OBJ 不再是单一文件，他们表示的都是多个文件
依然可以是用之前的方法：
$(BIN):$(OBJ)
gcc $(OBJ) -o $(BIN)
更优方法：
$(BIN):$(OBJ)
gcc $^ -o $@
如图，$^表示所有的OBJ文件，$@表示BIN文件
6.6 %通配符与<
%.o:%.c
$(CC) -c $<
6.7 测试一下
6.8 清理文件
6.9 自定义输出信息
BIN=ok
SRC=$(wildcard *.c)
OBJ=$(SRC:.c=.o)
CC=gcc
RM=rm -f
$(BIN):$(OBJ)
@$(CC) $^ -o $@
@echo "链接 $^ 成 $@"
%.o:%.c
@$(CC) -c $<
@echo "编译 $< 成 $@"
.PHONY:clean
clean:
$(RM) $(OBJ) $(BIN)
.PHONY:test
test:
@echo $(SRC)
@echo $(OBJ)
这样就直观很多了：
6.10 Makefile 扩展语法汇总
BIN=proc.exe # 定义变量
CC=gcc
#SRC=$(shell ls *.c) # 采⽤shell命令⾏⽅式，获取当前所有.c⽂件名
SRC=$(wildcard *.c) # 或者使⽤ wildcard 函数，获取当前所有.c⽂件名
OBJ=$(SRC:.c=.o) # 将SRC的所有同名.c 替换 成为.o 形成⽬标⽂件列表
LFLAGS=-o # 链接选项
FLAGS=-c # 编译选项
RM=rm -f # 引⼊命令
$(BIN):$(OBJ)
@$(CC) $(LFLAGS) $@ $^ # $@:代表⽬标⽂件名。 $^: 代表依赖⽂件列表
@echo "linking ... $^ to $@"
%.o:%.c # %.c 展开当前⽬录下所有的.c。 %.o: 同时展开同名.o
@$(CC) $(FLAGS) $< # %<: 对展开的依赖.c⽂件，⼀个⼀个的交给gcc。
@echo "compling ... $< to $@" # @：不回显命令
.PHONY:clean
clean:
$(RM) $(OBJ) $(BIN) # $(RM): 替换，⽤变量内容替换它
.PHONY:test # 测试$符号的作用
test:
@echo $(SRC)
@echo $(OBJ)
