### Linux编程Makefile详解
#### 一、Makefile与GNU Make概述
Makefile 是一种用于自动化构建过程的脚本文件，通常与 GNU Make 工具一起使用。在 Linux 开发环境中，熟练掌握 Makefile 的编写对于提高开发效率至关重要。本文将详细介绍 Makefile 的基本概念、语法结构以及编写技巧。
**1.1 概述**
GNU Make 是一款广泛使用的构建工具，其设计目的是为了自动化执行编译任务。Makefile 是用来指导 Make 如何构建项目的文件。通过 Makefile，开发者可以定义项目构建所需的各个步骤，从而实现代码的自动化编译与链接。
**1.2 准备知识**
了解基本的 shell 命令和文件系统操作有助于更好地理解 Makefile 的工作原理。此外，熟悉 C/C++ 编程语言也是必要的，因为大多数 Makefile 都是用来构建这些语言的程序。
#### 二、GNU Make 介绍
**2.1 Makefile 简介**
Makefile 是一个文本文件，它包含了构建项目的规则。每个规则定义了一个目标（通常是输出文件），以及生成该目标所需的命令和依赖项。Makefile 文件通常命名为 `Makefile` 或者 `makefile`。
**2.2 Makefile 规则介绍**
规则是 Makefile 的核心部分，由目标、依赖关系和命令组成。目标是指需要构建的对象，依赖关系指明了构建目标所必需的其他文件，命令则是用于构建目标的具体操作。
**2.3 简单的例子**
假设有一个简单的 C 程序，包含主文件 `main.c` 和头文件 `header.h`。Makefile 可能看起来像这样：
```makefile
CC=gcc
CFLAGS=-c -Wall
OBJ=main.o
all: main
main: $(OBJ)
$(CC) $(OBJ) -o $@
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) $< -o $@
```
**2.4 Make 如何工作**
当运行 `make` 命令时，Make 会读取 Makefile 文件，并根据其中定义的规则来构建项目。Make 会检查目标和依赖项的时间戳，只有当依赖项比目标更新时，才会执行相应的命令。
**2.5 指定变量**
Make 支持定义变量来简化 Makefile 的编写。例如，可以在 Makefile 中定义编译器 (`CC`) 和编译选项 (`CFLAGS`) 等变量。
**2.6 自动推导规则**
Make 支持自动推导规则，即当遇到未明确定义的规则时，Make 会尝试根据文件扩展名自动应用默认的构建规则。
**2.7 另类风格的 Makefile**
除了传统的 Makefile 外，还可以使用更现代的方法，如使用功能更强大的 Makefile 生成工具，例如 CMake 或 Meson。
**2.8 清除工作目录过程文件**
Makefile 还可以包括清除命令，用于删除中间文件和构建结果，以便重新构建项目。
#### 三、Makefile 总述
**3.1 Makefile 的内容**
Makefile 包括以下几个主要部分：
- 变量定义
- 规则定义
- 目标定义
**3.2 makefile 文件的命名**
Makefile 文件通常命名为 `Makefile` 或 `makefile`。如果 Makefile 文件命名为其他名称，可以通过 `-f` 参数指定。
**3.3 包含其他 Makefile 文件**
通过 `include` 命令可以引入其他 Makefile 文件，这有助于将复杂的 Makefile 分解成多个小文件。
**3.4 变量 MAKEFILES**
`MAKEFILES` 变量用于存储 Makefile 文件名列表。
**3.5 变量 MAKEFILE_LIST**
`MAKEFILE_LIST` 变量用于存储 Make 在执行过程中实际读取的所有 Makefile 文件名。
**3.6 其他特殊变量**
还有许多特殊变量可用于不同的场景，如 `$@` 表示目标文件名，`$<` 表示第一个依赖项的文件名等。
**3.7 Makefile 文件的重建**
Make 可以自动检测 Makefile 是否需要重新构建，并执行相应的操作。
**3.8 重载另一个 Makefile**
可以通过 `include` 命令多次引入同一个 Makefile 文件。
**3.9 Make 如何解析 Makefile 文件**
- **3.9.1 变量取值**
- **3.9.2 条件语句**
- **3.9.3 规则的定义**
**3.10 总结**
这一章节涵盖了 Makefile 的基本结构和组成部分，为后续深入学习奠定了基础。
#### 四、Makefile 的规则
**4.1 一个例子**
继续上面的例子，我们可以添加更多规则来处理不同类型的源文件。
**4.2 规则语法**
规则的语法格式为：
```makefile
target : dependencies
command
```
**4.3 依赖的类型**
Make 支持多种类型的依赖，包括文件依赖、模式匹配依赖等。
**4.4 文件名使用通配符**
Make 支持使用通配符来匹配文件名，例如 `*.c` 可以匹配所有 `.c` 扩展名的文件。
**4.5 目录搜寻**
通过 `VPATH` 变量或者 `vpath` 关键字可以指定 Make 搜索依赖文件的路径。
**4.6 Makefile 伪目标**
伪目标用于表示非文件目标，如 `clean`、`install` 等。
**4.7 强制目标**
强制目标是没有依赖项的目标，通常用于触发特定动作。
**4.8 空目标文件**
空目标文件用于表示不存在的文件目标。
**4.9 Makefile 的特殊目标**
有一些特殊目标用于控制 Make 的行为，如 `.PHONY` 目标。
**4.10 多目标**
一个规则可以有多个目标。
**4.11 多规则目标**
一个目标可以被多个规则定义。
**4.12 静态模式**
静态模式是一种特殊的规则形式，允许使用通配符匹配多个目标。
**4.13 双冒号规则**
双冒号规则允许为同一个目标定义多个规则。
**4.14 自动产生依赖**
通过某些工具（如 GCC）可以自动生成 Makefile 中的依赖关系。
#### 五、规则的命令
**5.1 命令回显**
`@` 符号可以用于抑制命令的输出。
**5.2 命令的执行**
Make 会按照规则中定义的顺序执行命令。
**5.3 并发执行命令**
通过 `make -j` 命令可以并行执行多个命令。
**5.4 命令执行的错误**
如果命令执行失败，Make 会停止执行后续的命令。
**5.5 中断 make 的执行**
可以使用 `break` 命令来中断 Make 的执行流程。
**5.6 make 的递归执行**
通过 `make` 命令可以实现在 Makefile 内部调用另一个 Make。
**5.7 定义命令包**
可以使用 `$(shell)` 函数将 shell 命令的结果作为 Makefile 中的值。
**5.8 空命令**
空命令用于表示不需要执行任何操作的情况。
#### 六、Makefile 中的变量
**6.1 变量的引用**
变量的引用方式为 `$(variable)` 或 `${variable}`。
**6.2 两种变量定义（赋值）**
- **6.2.1 递归展开式变量**
- **6.2.2 直接展开式变量**
- **6.2.3 定义一个空格**
- **6.2.4 “?=” 操作符**
**6.3 变量的高级用法**
- **6.3.1 变量的替换引用**
- **6.3.2 变量的套嵌引用**
**6.4 变量取值**
通过不同的方法可以从命令行、环境变量等地方获取变量值。
**6.5 如何设置变量**
变量可以在 Makefile 内部定义，也可以通过命令行传递。
**6.6 追加变量值**
使用 `+=` 运算符可以追加变量值。
**6.7 override 指示符**
使用 `override` 关键字可以在局部范围内覆盖全局变量。
**6.8 多行定义**
可以在多行定义变量值。
**6.9 系统环境变量**
Make 可以访问系统环境变量。
**6.10 目标指定变量**
可以在规则的目标部分定义特定变量。
**6.11 模式指定变量**
可以根据目标的模式匹配来定义变量。
#### 七、Makefile 的条件执行
**7.1 一个例子**
通过条件语句可以控制 Makefile 中命令的执行。
**7.2 条件判断的基本语法**
Make 支持 `ifeq`、`ifdef` 等条件语句。
**7.3 标记测试的条件语句**
`if` 语句可以用来测试条件。
#### 八、make 的内嵌函数
**8.1 函数的调用语法**
Make 提供了一系列内嵌函数来处理文本和列表。
**8.2 文本处理函数**
- **8.2.1 $(subst FROM,TO,TEXT)**
- **8.2.2 $(patsubst PATTERN,REPLACEMENT,TEXT)**
- **8.2.3 $(strip STRINT)**
- **8.2.4 $(findstring FIND,IN)**
- **8.2.5 $(filter PATTERN…,TEXT)**
- **8.2.6 $(filter-out PATTERN,TEXT)**
- **8.2.7 $(sort LIST)**
- **8.2.8 $(word N,TEXT)**
- **8.2.9 $(wordlist S,E,TEXT)**
- **8.2.10 $(words TEXT)**
- **8.2.11 $(filter-out PATTERN,TEXT)**
以上内容全面介绍了 Makefile 的各个方面，从基本概念到高级特性，为 Linux 开发者提供了深入理解和灵活运用 Makefile 的指南。
