在linux中,gmake就是GUN make,是一種流行的、常用的用於構建C語言軟體的程式,用於構建Linux核心和其他常用的GNU/Linux程式和軟體庫。GNU Make是一個可以自動執行shell命令並幫助執行重複任務的程式;它通常用於將檔案轉換成其他形式,例如將原始碼檔案編譯成程式或庫。
程式設計師必備介面測試偵錯工具:
本教學操作環境:linux7.3系統、Dell G3電腦。
gmake就是GUN make,因為在linux外的平臺上,make一般被佔用了,所以GUN make只好叫gmake了。
GNU Make是一種流行的、常用的用於構建C語言軟體的程式。用於構建Linux核心和其他常用的GNU/Linux程式和軟體庫。
大多數嵌入式軟體開發人員在職業生涯中的某個時候都會使用GNU Make,要麼使用它來編譯小型庫,要麼構建整個專案。儘管有很多很多的選項可以替代Make,但是由於它的特性集和廣泛的支援,它仍然通常被選擇為新軟體的構建系統。
本文解釋了GNU Make的一般概念和特性,幷包括瞭如何最大限度地利用Make構建的建議!這是我最喜歡/最常用的Make概念和功能的簡要介紹.
什麼是GNU Make?
GNU Make是一個可以自動執行shell命令並幫助執行重複任務的程式。它通常用於將檔案轉換成其他形式,例如將原始碼檔案編譯成程式或庫。
它通過跟蹤先決條件和執行命令層次結構來生成目標來實現這一點。
儘管GNU Make手冊很長,但我建議閱讀一下,因為它是我找到的最好的參考:https://www.gnu.org/software/make/manual/html_node/index.html
何時選擇Make
Make適用於構建小型C/ c++專案或庫,這些專案或庫將包含在另一個專案的構建系統中。大多數構建系統都有辦法整合基於make的子專案。
對於較大的專案,您會發現更現代的構建系統更易於使用。
在以下情況下,我建議使用非Make的構建系統:
當正在構建的目標(或檔案)數量為(或最終將為)數百時。 需要一個「設定」步驟,它設定和儲存變數、目標定義和環境設定。 該專案將保持內部或私有,將不需要由終端使用者構建。 您會發現偵錯是一項令人沮喪的工作。 您需要構建的是跨平臺的,可以在macOS、Linux和Windows上構建。 在這些情況下,您可能會發現使用CMake、Bazel、Meson或其他現代構建系統是一種更愉快的體驗。
呼叫Make
執行make將從當前目錄載入一個名為Makefile的檔案,並嘗試更新預設目標(稍後會詳細介紹目標)。
Make將依次搜尋名為GNUmakefile、makefile和makefile的檔案
你可以使用-f/——file引數指定一個特定的makefile:
$ make -f foo.mk 你可以指定任意數量的目標,列出它們作為位置引數:
#典型目標 $ make clean all 你可以用-C引數傳遞Make目錄,它會執行Make,就像它首先被cd到那個目錄一樣。
$ make -C some/sub/directory 有趣的事實:git也可以和-C一起執行,達到同樣的效果!
並行呼叫
如果提供-j或-l選項,Make可以並行執行作業。我被告知的一個指導原則是,將作業限制設定為處理器核心數量的1.5倍:
#a machine with 4 cores: make -j make -j 有趣的是,我發現使用-l「負載限制」選項的CPU利用率比使用-j「工作」選項略好。儘管YMMV !
有幾種方法可以通過程式設計方式找到當前機器的CPU計數。一個簡單的方法是使用python multiprocessing.cpu_count()函數來獲得支援的系統的執行緒數量(注意與超執行緒系統,這將消耗大量的計算機資源,但可能是更可取的讓讓產生無限的工作)。
#在子shell中呼叫python的cpu_count()函數 make -l (python -c "import multiprocessing;print (multiprocessing.cpu_count())」)
並行呼叫期間的輸出
如果Make正在並行執行的命令有大量輸出,您可能會看到在stdout上交錯輸出。為了處理這個問題,Make有一個選項——output -sync。
我建議使用——output-sync=recurse,它將在每個目標完成時列印recipe的全部輸出,而不會分散其他recipe輸出。
如果recipe使用遞迴Make,它還將一起輸出整個遞迴Make的輸出。
對Makefile的剖析 Makefile包含用於生成目標的規則。Makefile的一些基本元件如下所示:
#Comments are prefixed with the '#' symbol
#A variable assignment
FOO = "hello there!"
#A rule creating target "test", with "test.c" as a prerequisite
test: test.c
# The contents of a rule is called the "recipe", and is
# typically composed of one or more shell commands.
# It must be indented from the target name (historically with
# tabs, spaces are permitted)
# Using the variable "FOO"
echo $(FOO)
# Calling the C compiler using a predefined variable naming
# the default C compiler, '$(CC)'
$(CC) test.c -o test
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讓我們看看上面例子的每個部分。
變數
變數使用語法$(FOO),其中FOO是變數名。
變數包含純字串,因為Make沒有其他資料型別。附加到一個變數將新增一個空格和新的內容:
FOO = one
FOO += two
# FOO is now "one two"
FOO = one
FOO = $(FOO)two
# FOO is now "onetwo"
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變數賦值
在GNU Make語法中,變數的賦值方式有兩種:
右邊的表示式是逐字賦值給變數的——這很像C/ c++中的宏,在使用變數時對錶示式求值:
FOO = 1
BAR = $(FOO)
FOO = 2
# prints BAR=2
$(info BAR=$(BAR))
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將一個表示式的結果賦值給一個變數;表示式在賦值時展開:
FOO = 1
BAR := $(FOO)
FOO = 2
# prints BAR=1
$(info BAR=$(BAR))
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注意:上面的$(info…)函數用於列印表示式,在偵錯makefile時非常方便!*’
未顯式、隱式或未自動設定的變數將計算為空字串。
環境變數
環境變數被攜帶到Make執行環境中。以下面的makefile為例:
$(info YOLO variable = $(YOLO))
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如果我們在執行make時在shell命令中設定了變數YOLO,我們將設定這個值:
$ YOLO="hello there!" make
YOLO variable = hello there!
make: *** No targets. Stop.
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注意:Make列印「No targets」錯誤,因為我們的makefile沒有列出目標!
如果你使用?=賦值語法,Make只會在變數沒有值的情況下賦值:
Makefile:
#預設CC為gcc
CC ? = gcc
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然後我們可以重寫makefile中的$(CC):
$ CC=clang make
另一個常見的模式是允許插入額外的標誌。在makefile中,我們將追加變數而不是直接賦值給它。
CFLAGS += -Wall
這允許從環境中傳入額外的標誌:
$ CFLAGS='-Werror=conversion -Werror=double-promotion' make
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這是非常有用的!
最重要的變數
變數使用的一個特殊類別稱為覆蓋變數。使用此命令列選項將覆蓋設定在環境中的或Makefile中的值!
Makefile:
# any value set elsewhere
YOLO = "not overridden"
$(info $(YOLO))
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命令:
# setting "YOLO" to different values in the environment + makefile + overriding
# variable, yields the overriding value
$ YOLO="environment set" make YOLO='overridden!!'
overridden!!
make: *** No targets. Stop.
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有針對性的變數
這些變數僅在recipe上下文中可用。它們也適用於任何必備配方!
# set the -g value to CFLAGS
# applies to the prog.o/foo.o/bar.o recipes too!
prog : CFLAGS = -g
prog : prog.o foo.o bar.o
echo $(CFLAGS) # will print '-g'
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隱式變數
這些都是由Make預先定義的(除非用同名的任何其他變數型別重寫)。一些常見的例子:
$(CC) - the C compiler (gcc)
$(AR) - archive program (ar)
$(CFLAGS) - flags for the C compiler
Full list here:
https://www.gnu.org/software/make/manual/html_node/Implicit-Variables.html
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自動變數
這些是由Make設定的特殊變數,在recipe上下文中可用。它們對於防止重複的名字很有用(Don 't Repeat Yourself)。
一些常見的自動變數:
# $@ : the target name, here it would be "test.txt"
test.txt:
echo HEYO > $@
# $^ : name of all the prerequisites
all.zip: foo.txt test.txt
# run the gzip command with all the prerequisites "$^", outputting to the
# name of the target, "$@"
gzip -c $^ > $@
See more at: https://www.gnu.org/software/make/manual/html_node/Automatic-Variables.html
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目標(目標)
目標是規則語法的左邊:
arget: prerequisite
recipe
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target幾乎總是命名檔案。這是因為Make使用最後修改時間來跟蹤target是否比其prerequistite更新或更早,以及是否需要重新構建它!
當呼叫Make時,你可以通過將其指定為位置引數來指定想要構建的target:
# make the 'test.txt' and 'all.zip' targets
make test.txt all.zip
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如果您沒有在命令中指定目標,Make將使用makefile中指定的第一個目標,稱為「預設目標」(如果需要,也可以覆蓋預設目標)。
虛假phony目標
有時候設定元目標是很有用的,比如all, clean, test等等。在這些情況下,您不希望Make檢查名為all/clean等的檔案。
Make提供.PHONY目標語法,將目標標記為不指向檔案:
假設我們的專案構建了一個程式和一個庫foo和foo.a;如果我們想要 在預設情況下,我們可以建立一個'all'規則來構建兩者 .PHONY:all all : foo foo.a
如果你有多個假目標,一個好的模式可能是將每個目標都附加到定義它的.PHONY中:
# the 'all' rule that builds and tests. Note that it's listed first to make it
# the default rule
.PHONY: all
all: build test
# compile foo.c into a program 'foo'
foo: foo.c
$(CC) foo.c -o foo
# compile foo-lib.c into a library 'foo.a'
foo.a: foo-lib.c
# compile the object file
$(CC) foo-lib.c -c foo-lib.o
# use ar to create a static library containing our object file. using the
# '$@' variable here to specify the rule target 'foo.a'
$(AR) rcs $@ foo-lib.o
# a phony rule that builds our project; just contains a prerequisite of the
# library + program
.PHONY: build
build: foo foo.a
# a phony rule that runs our test harness. has the 'build' target as a
# prerequisite! Make will make sure (pardon the pun) the build rule executes
# first
.PHONY: test
test: build
./run-tests.sh
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請注意! !. phony目標總是被認為是過期的,因此Make將總是執行這些目標的配方(因此也執行任何具有. phony先決條件的目標!)小心使用! !
隱式規則
隱含規則由Make提供。我發現使用它們會讓人感到困惑,因為在幕後發生了太多的行為。你偶爾會在野外遇到它們,所以要小心。
# this will compile 'test.c' with the default $(CC), $(CFLAGS), into the program
# 'test'. it will handle prerequisite tracking on test.c
test: test.o
Full list of implicit rules here:
https://www.gnu.org/software/make/manual/html_node/Catalogue-of-Rules.html
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模式的規則
模式規則允許你編寫一個通用規則,通過模式匹配應用於多個目標:
# Note the use of the '$<' automatic variable, specifying the first
# prerequisite, which is the .c file
%.o: %.c
$(CC) -c $< -o $@
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or
OBJ_FILES = foo.o bar.o
# Use CC to link foo.o + bar.o into 'program'. Note the use of the '$^'
# automatic variable, specifying ALL the prerequisites (all the OBJ_FILES)
# should be part of the link command
program: $(OBJ_FILES)
$(CC) -o $@ $^
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先決條件
如上所述,Make將在執行規則之前檢查這些目標。它們可以是檔案或其他目標。
如果任何先決條件比目標更新(修改時間),Make將執行目標規則。
在C專案中,你可能有一個將C檔案轉換為目標檔案的規則,如果C檔案發生變化,你希望目標檔案重新生成:
foo.o: foo.c
# use automatic variables for the input and output file names
$(CC) $^ -c $@
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自動的先決條件
對於C語言專案來說,一個非常重要的考慮是,如果C檔案的#include標頭檔案發生了變化,那麼將觸發重新編譯。這是通過gcc/clang的-M編譯器標誌完成的,它將輸出一個.d檔案,然後用Make include指令匯入。
.d檔案將包含.c檔案的必要先決條件,因此任何標頭檔案的更改都會導致重新構建。
點選這裡檢視更多詳情:
https://www.gnu.org/software/make/manual/html_node/Automatic-Prerequisites.html
http://make.mad-scientist.net/papers/advanced-auto-dependency-generation/
基本形式可能是:
# these are the compiler flags for emitting the dependency tracking file. Note
# the usage of the '$<' automatic variable
DEPFLAGS = -MMD -MP -MF $<.d
test.o: test.c
$(CC) $(DEPFLAGS) $< -c $@
# bring in the prerequisites by including all the .d files. prefix the line with
# '-' to prevent an error if any of the files do not exist
-include $(wildcard *.d)
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Order-only 先決條件
這些先決條件只有在不存在的情況下才會構建;如果它們比目標更新,則不會觸發目標重新構建。
典型的用法是為輸出檔案建立一個目錄;將檔案傳送到目錄將更新其mtime屬性,但我們不希望由此觸發重新構建。
OUTPUT_DIR = build
# output the .o to the build directory, which we add as an order-only
# prerequisite- anything right of the | pipe is considered order-only
$(OUTPUT_DIR)/test.o: test.c | $(OUTPUT_DIR)
$(CC) -c $^ -o $@
# rule to make the directory
$(OUTPUT_DIR):
mkdir -p $@
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recipe
「recipe」是建立目標時要執行的shell命令列表。它們被傳遞到子shell中(預設為/bin/sh)。如果target在recipe執行後更新,則認為規則是成功的(但如果沒有更新,則不視為錯誤)。
foo.txt:
# a simple recipe
echo HEYO > $@
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如果配方中的任何一行返回非零退出程式碼,Make將終止並列印一條錯誤訊息。你可以通過字首-字元來告訴Make忽略非零退出碼:
.PHONY: clean
clean:
# we don't care if rm fails
-rm -r ./build
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在recipe行前面加上@將禁止在執行之前echo該行:
clean:
@# this recipe will just print 'About to clean everything!'
@# prefixing the shell comment lines '#' here also prevents them from
@# appearing during execution
@echo About to clean everything!
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Make會在執行recipe上下文中展開變數/函數表示式,但不會處理它。如果你想存取shell變數,請使用$:
USER = linus
print-user:
# print out the shell variable $USER
echo $$USER
# print out the make variable USER
echo $(USER)
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function
Make函數的呼叫語法如下:
$(function-name arguments) 其中arguments是用逗號分隔的參數列。
For example:
FILES=$(wildcard *.c)
# you can combine function calls; here we strip the suffix off of $(FILES) with
# the $(basename) function, then add the .o suffix
O_FILES=$(addsuffix .o,$(basename $(FILES)))
# note that the GNU Make Manual suggests an alternate form for this particular
# operation:
O_FILES=$(FILES:.c=.o)
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使用者定義函數
reverse = $(2) $(1)
foo = $(call reverse,a,b)
# recursive wildcard (use it instead of $(shell find . -name '*.c'))
# taken from https://stackoverflow.com/a/18258352
rwildcard=$(foreach d,$(wildcard $1*),$(call rwildcard,$d/,$2) $(filter $(subst *,%,$2),$d))
C_FILES = $(call rwildcard,.,*.c)
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shell函數
你可以讓Make呼叫一個shell表示式並捕獲結果:
TODAYS_DATE=$(shell date --iso-8601)
不過,我在使用這個功能時很謹慎;它會增加對你使用的任何程式的依賴,所以如果你正在呼叫更奇特的程式,確保你的構建環境是受控的(例如在容器中或使用Conda)。
make的條件表示式
FOO=yolo
ifeq ($(FOO),yolo)
$(info foo is yolo!)
else
$(info foo is not yolo :( )
endif
# testing if a variable is set; unset variables are empty
ifneq ($(FOO),) # checking if FOO is blank
$(info FOO is unset)
endif
# "complex conditional"
ifeq ($(FOO),yolo)
$(info foo is yolo)
else ifeq ($(FOO), heyo)
$(info foo is heyo)
else
$(info foo is not yolo or heyo :( )
endif
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make include
sources.mk:
SOURCE_FILES :=
bar.c
foo.c \
Makefile:
include sources.mk
OBJECT_FILES = $(SOURCE_FILES:.c=.o)
%.o: %.c (CC) -c ^ -o $@
make eval
# generate rules for xml->json in some weird world
FILES = $(wildcard inputfile/*.xml)
# create a user-defined function that generates rules
define GENERATE_RULE =
$(eval
# prereq rule for creating output directory
$(1)_OUT_DIR = $(dir $(1))/$(1)_out
$(1)_OUT_DIR:
mkdir -p $@
# rule that calls a script on the input file and produces $@ target
$(1)_OUT_DIR/$(1).json: $(1) | $(1)_OUT_DIR
./convert-xml-to-json.sh $(1) $@
)
# add the target to the all rule
all: $(1)_OUT_DIR/$(1).json
endef
# produce the rules
.PHONY: all
all:
$(foreach file,$(FILES),$(call GENERATE_RULE,$(file)))
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請注意,使用Make的這個特性的方法可能會讓人很困惑,新增一些有用的註釋來解釋意圖是什麼,對您未來的自己會很有用!
VPATH
VPATH是一個特殊的Make變數,它包含Make在查詢先決條件和目標時應該搜尋的目錄列表。
它可以用來將物件檔案或其他派生檔案傳送到./build目錄中,而不是把src目錄弄得亂七八糟:
# This makefile should be invoked from the temporary build directory, eg:
# $ mkdir -p build && cd ./build && make -f ../Makefile
# Derive the directory containing this Makefile
MAKEFILE_DIR = $(shell dirname $(realpath $(firstword $(MAKEFILE_LIST))))
# now inform Make we should look for prerequisites from the root directory as
# well as the cwd
VPATH += $(MAKEFILE_DIR)
SRC_FILES = $(wildcard $(MAKEFILE_DIR)/src/*.c)
# Set the obj file paths to be relative to the cwd
OBJ_FILES = $(subst $(MAKEFILE_DIR)/,,$(SRC_FILES:.c=.o))
# now we can continue as if Make was running from the root directory, and not a
# subdirectory
# $(OBJ_FILES) will be built by the pattern rule below
foo.a: $(OBJ_FILES)
$(AR) rcs $@ $(OBJ_FILES)
# pattern rule; since we added ROOT_DIR to VPATH, Make can find prerequisites
# like `src/test.c` when running from the build directory!
%.o: %.c
# create the directory tree for the output file
echo $@
mkdir -p $(dir $@)
# compile
$(CC) -c $^ -o $@
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touch file
# our tools are stored in tools.tar.gz, and downloaded from a server
TOOLS_ARCHIVE = tools.tar.gz
TOOLS_URL = https://httpbin.org/get
# the rule to download the tools using wget
$(TOOLS_ARCHIVE):
wget $(TOOLS_URL) -O $(TOOLS_ARCHIVE)
# rule to unpack them
tools-unpacked.dummy: $(TOOLS_ARCHIVE)
# running this command results in a directory.. but how do we know it
# completed, without a file to track?
tar xzvf $^
# use the touch command to record completion in a dummy file
touch $@
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偵錯makefile
對於小問題,我通常使用printf的Make等效函數,即$(info/warning/error)函數,例如當檢查不工作的條件路徑時:
ifeq ($(CC),clang)
$(error whoops, clang not supported!)
endif
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要偵錯為什麼規則在不應該執行的情況下執行(或者相反),可以使用——debug選項:https://www.gnu.org/software/make/manual/html_node/Options-Summary.html
我建議在使用此選項時將stdout重定向到檔案,它會產生大量輸出。
profile
For profiling a make invocation (e.g. for attempting to improve compilation times), this tool can be useful:
https://github.com/rocky/remake
Check out the tips here for compilation-related performance improvements:
https://interrupt.memfault.com/blog/improving-compilation-times-c-cpp-projects
verbose flag
# Makefile for building the 'example' binary from C sources
# Verbose flag
ifeq ($(V),1)
Q :=
else
Q := @
endif
# The build folder, for all generated output. This should normally be included
# in a .gitignore rule
BUILD_FOLDER := build
# Default all rule will build the 'example' target, which here is an executable
.PHONY:
all: $(BUILD_FOLDER)/example
# List of C source files. Putting this in a separate variable, with a file on
# each line, makes it easy to add files later (and makes it easier to see
# additions in pull requests). Larger projects might use a wildcard to locate
# source files automatically.
SRC_FILES = \
src/example.c \
src/main.c
# Generate a list of .o files from the .c files. Prefix them with the build
# folder to output the files there
OBJ_FILES = $(addprefix $(BUILD_FOLDER)/,$(SRC_FILES:.c=.o))
# Generate a list of depfiles, used to track includes. The file name is the same
# as the object files with the .d extension added
DEP_FILES = $(addsuffix .d,$(OBJ_FILES))
# Flags to generate the .d dependency-tracking files when we compile. It's
# named the same as the target file with the .d extension
DEPFLAGS = -MMD -MP -MF [email protected]
# Include the dependency tracking files
-include $(DEP_FILES)
# List of include dirs. These are put into CFLAGS.
INCLUDE_DIRS = \
src/
# Prefix the include dirs with '-I' when passing them to the compiler
CFLAGS += $(addprefix -I,$(INCLUDE_DIRS))
# Set some compiler flags we need. Note that we're appending to the CFLAGS
# variable
CFLAGS += \
-std=c11 \
-Wall \
-Werror \
-ffunction-sections -fdata-sections \
-Og \
-g3
# Our project requires some linker flags: garbage collect sections, output a
# .map file
LDFLAGS += \
-Wl,--gc-sections,-Map,[email protected]
# Set LDLIBS to specify linking with libm, the math library
LDLIBS += \
-lm
# The rule for compiling the SRC_FILES into OBJ_FILES
$(BUILD_FOLDER)/%.o: %.c
@echo Compiling $(notdir $<)
@# Create the folder structure for the output file
@mkdir -p $(dir $@)
$(Q) $(CC) $(CFLAGS) $(DEPFLAGS) -c $< -o $@
# The rule for building the executable "example", using OBJ_FILES as
# prerequisites. Since we're not relying on an implicit rule, we need to
# explicity list CFLAGS, LDFLAGS, LDLIBS
$(BUILD_FOLDER)/example: $(OBJ_FILES)
@echo Linking $(notdir $@)
$(Q) $(CC) $(CFLAGS) $(LDFLAGS) $^ $(LDLIBS) -o $@
# Remove debug information for a smaller executable. An embedded project might
# instead using [arm-none-eabi-]objcopy to convert the ELF file to a raw binary
# suitable to be written to an embedded device
STRIPPED_OUTPUT = $(BUILD_FOLDER)/example-stripped
$(STRIPPED_OUTPUT): $(BUILD_FOLDER)/example
@echo Stripping $(notdir $@)
$(Q)objcopy --strip-debug $^ $@
# Since all our generated output is placed into the build folder, our clean rule
# is simple. Prefix the recipe line with '-' to not error if the build folder
# doesn't exist (the -f flag for rm also has this effect)
.PHONY: clean
clean:
- rm -rf $(BUILD_FOLDER)
登入後複製
$ V=1 make
make 建議
讓Make發揮最大作用的建議列表:
target通常應該是真實的檔案。 當發出子MAKE命令時,總是使用(MAKE)。 儘量避免使用.phony目標。如果規則生成任何檔案工件,請考慮將其作為目標,而不是冒名! 儘量避免使用隱含的規則。 對於C檔案,確保使用.d自動包括跟蹤! 小心使用超程式設計。 在規則中使用自動變數。總是嘗試使用@作為菜譜輸出路徑,這樣你的規則和Make的路徑就完全相同了。 在makefile中自由地使用註釋,特別是在使用了複雜的行為或微妙的語法時。你的同事(還有未來的自己)會感謝你的。 使用-j或-l選項並行執行Make ! 儘量避免使用touch命令來跟蹤規則完成.
其他
您還可能在開放原始碼專案中遇到automake(請查詢./configure指令碼)。這是一個生成makefile的相關工具,值得一看(特別是如果您正在編寫需要廣泛移植的C軟體)。
今天有許多GNU Make的競爭者,我鼓勵大家去研究它們。一些例子:
CMake非常流行(Zephyr專案使用了它),值得一看。它使out-of-tree 構建非常容易 Bazel使用宣告式語法(vs. Make的命令式方法) Meson是一個像cmake一樣的元構建器,但預設使用Ninja作為後端,可以非常快
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