自己写一个简单通用的Makefile

一.makefile的作用

          Makefile是用于自动编译和链接的，一个工程有很多文件组成，每一个文件的改变都会导致工程的重新链接，但是不是所有的文件都需要重新编译，Makefile中记录有文件的信 息，在make时会决定在链接的时候需要重新编译哪些文件。Makefile的宗旨就是：让编译器知道要编译一个文件需要依赖其他的哪些文件。当那些依赖文件有了改变，编译器会自动发现最终的生成文件已经过时，而应该重新编译相应的模块。 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，极大的提高了软件开发的效率。默认的情况下，make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为"GNUmakefile"、"makefile"、"Makefile"的文件，找到了解释这个文件。当然也可以使用make -f DIR/makefile 来指定用于makefile文件

二.makefile的几点基础知识

      1.赋值符号的区别
         =  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

2.自动变量

    $<    第一个依赖文件的名称
    $?    所有的依赖文件，以空格分开，这些依赖文件的修改日期比目    标的创建日期晚
    $@  目标的完整名称
    $^    所有的依赖文件，以空格分开，不包含重复的依赖文件

3.几个常用的函数

1. $(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)
把字串“x.c.cbar.c”符合模式[%.c]的单词替换成[%.o]，返回结果是“x.c.obar.o”
2.$(filter <pattern...>,<text> )
以<pattern>模式过滤<text>字符串中的单词，保留符合模式<pattern>的单词。可以有多个模式。 
3.$(filter-out <pattern...>,<text> )
4.$(foreach <var>,<list>,<text> )
把参数<list>中的单词逐一取出放到参数<var>所指定的变量中， 然后再执行<text>所包含的表达式。每一次<text>会返回一个字符串，循环这个过程。
5.shell函数，例如files := $(shell echo *.c)

三.通用Makefile的编译过程

       从顶层开始递归进入子目录，当进入到一个目录的最底层时，开始使用编译器编译，再将该层的所有.o文件打包成build-in.o，返回它的上一层目录再递归进入子目录，当编译完所有的子目录后，就开始编译顶层的.c文件，最后将顶层的.o文件和顶层每个子目录的build-in.o链接成我们的目标文件。

思维导图：

四、实战

假如有这样一个目录结构的工程

a

----d

----a.c

b

----b.c

c

----c.c

main.c

*Makefile:

CROSS_COMPILE =
AS= $(CROSS_COMPILE)as
LD= $(CROSS_COMPILE)ld
CC= $(CROSS_COMPILE)gcc
CPP= $(CC) -E
AR= $(CROSS_COMPILE)ar
NM= $(CROSS_COMPILE)nm

STRIP= $(CROSS_COMPILE)strip
OBJCOPY= $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP= $(CROSS_COMPILE)objdump

export AS LD CC CPP AR NM
export STRIP OBJCOPY OBJDUMP

CFLAGS := -Wall -O2 -g

LDFLAGS := 

export CFLAGS LDFLAGS

TOPDIR := $(shell pwd)
export TOPDIR

TARGET := test


 obj-y += main.o
 obj-y += a/
 obj-y += b/
 obj-y += c/

all : 
make -C ./ -f $(TOPDIR)/Makefile.build
$(CC) $(LDFLAGS) -o $(TARGET) built-in.o


clean:
rm -f $(shell find -name "*.o")
rm -f $(shell find -name "*.d")
rm -f $(TARGET)
.PHONY:all clean 

这里前面就是定义一些变量，all是工程默认的目标，它是一个伪目标，进入伪目标后执行的命令就是执行Makefile.build,这里就会引起递归调用，在Makefile.build中又会调用Makefile.build.一直到Makefile.build返回以后，会使用Makefile.build最后生成的built-in.o生成最终的目标文件。

Makefile.build:

PHONY := build
build :
obj-y :=
subdir-y :=
include Makefile
__subdir-y:= $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(obj-y)))
subdir-y+= $(__subdir-y)
subdir_objs := $(foreach f,$(subdir-y),$(f)/built-in.o)
cur_objs := $(filter-out %/, $(obj-y))
dep_files := $(foreach f,$(cur_objs),.$(f).d)
#dep_files := $(wildcard $(dep_files))
#ifneq ($(dep_files),)
#  include $(dep_files)
#endif
PHONY += $(subdir-y)
build : $(subdir-y) built-in.o
$(subdir-y):
make -C $@ -f $(TOPDIR)/Makefile.build
built-in.o : $(cur_objs) $(subdir_objs)
$(LD) -r -o $@ $^
dep_file = .$@.d
%.o : %.c
$(CC) $(CFLAGS) -Wp,-MD,$(dep_file) -c -o $@ $<
.PHONY : $(PHONY)

Makefile.build会加载*目录下的Makefile，在*目录下的Makefile中已经给obj-y添加了一些条目，subdir-y就是获取子目录，然后对每一个子目录又调用Makefile.build。

当递归到没有子目录的目录时，Makefile.build开始返回，并使用$(CC)对源文件进行编译，将所有的.c生成.o文件，并将当前目录下的.o和子目录下的build-in.o连接成当前目录下的build-in.o,并回返上级目录，一次往复，最终返回到*目录，在*目录下生成build-in.o。返回到*目录后，Makefile.build返回到了Makefile中，Makefile在使用build-in.o生成指定的目标文件。至此，递归结束，整个系统编译完成。

这里的-MD选项和.$@.d的作用是 生成头文件的依赖关系时，把依赖关系写入到这个文件中去。

要想彻底看懂的话，建议认真推倒下每一个变量的值，比对目录与文件，会更好理清编译的过程。

子目录下的Makefile:

obj-y += a.o
obj-y += d/

子目录的Makefile就是添加该目录中的文件与子目录，子目录以/结尾。

验证：

执行make

打印如下：

make -C ./ -f /home/dragon/liujinwei/uni-makefile/Makefile.build
make[1]: Entering directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile'
make -C a -f /home/dragon/liujinwei/uni-makefile/Makefile.build
make[2]: Entering directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/a'
make -C d -f /home/dragon/liujinwei/uni-makefile/Makefile.build
make[3]: Entering directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/a/d'
gcc -Wall -O2 -g -Wp,-MD,.d.o.d -c -o d.o d.c
ld -r -o built-in.o d.o
make[3]: Leaving directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/a/d'
gcc -Wall -O2 -g -Wp,-MD,.a.o.d -c -o a.o a.c
ld -r -o built-in.o a.o d/built-in.o
make[2]: Leaving directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/a'
make -C b -f /home/dragon/liujinwei/uni-makefile/Makefile.build
make[2]: Entering directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/b'
gcc -Wall -O2 -g -Wp,-MD,.b.o.d -c -o b.o b.c
ld -r -o built-in.o b.o
make[2]: Leaving directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/b'
make -C c -f /home/dragon/liujinwei/uni-makefile/Makefile.build
make[2]: Entering directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/c'
gcc -Wall -O2 -g -Wp,-MD,.c.o.d -c -o c.o c.c
ld -r -o built-in.o c.o
make[2]: Leaving directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile/c'
gcc -Wall -O2 -g -Wp,-MD,.main.o.d -c -o main.o main.c
ld -r -o built-in.o main.o a/built-in.o b/built-in.o c/built-in.o
make[1]: Leaving directory `/home/dragon/liujinwei/uni-makefile'
gcc  -o test built-in.o

#### make completed successfully  ####

make之后的目录：

*：

a目录：

d目录：