Linux操作系统从入门到实战（九）Linux开发工具（中）自动化构建-make/Makefile知识讲解

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前言

• 前面的博客里我们讲解了vim编译，g++/gcc编译的步骤和动静态链接与库的相关知识
• 接下来我们继续讲解Linux开发工具自动化构建-make/Makefile

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一、 make/Makefile是什么？

1. 我们先想个问题：手动编译代码有多麻烦？

• 假设你写了一个小项目，里面有好几个 .c 源文件（比如 a.c、b.c、main.c）。
• 要让它们变成能运行的程序，得用 gcc 编译，比如：
  gcc a.c b.c main.c -o myprogram

这看起来简单，但如果项目变大呢？

• 假设有 100 个源文件，每次都手动敲这串命令，累不说，还容易输错；
  

• 如果只改了 a.c，手动编译时还得重新编译所有文件，浪费时间；

• 不同文件有依赖关系（比如 main.c 要用 a.c 的结果），手动编译得记清顺序，错一步就失败。

2. 为了解决麻烦，才有了自动化工具

就像做复杂的菜时，你需要一份「步骤清单」（先切菜、再炒肉、最后炖），再找个「帮手」按清单一步步做。

在编程里，「步骤清单」就是 Makefile，「帮手」就是 make。

3. 什么是 Makefile ？

Makefile 是一个我们自己创建的文件（名字就叫 Makefile，没有后缀），里面写的是「编译规则」。

比如在一个 Makefile 里，你可以在里面写下：

现在看一下代码，后面会详细讲

# 规则1：最终要生成的程序叫 myprogram，它依赖 a.o、b.o、main.o
myprogram: a.o b.o main.ogcc a.o b.o main.o -o myprogram  # 生成 myprogram 的命令# 规则2：a.o 依赖 a.c
a.o: a.cgcc -c a.c  # 把 a.c 编译成 a.o（中间文件）# 规则3：b.o 依赖 b.c
b.o: b.cgcc -c b.c# 规则4：main.o 依赖 main.c
main.o: main.cgcc -c main.c

简单说，Makefile 就像一份「菜谱」：

• 明确最终要做什么（比如 myprogram 这个程序）；
• 明确需要哪些「原材料」（比如 a.o 这些中间文件）；
• 明确每一步怎么做（比如用什么命令编译，先编译哪个、后编译哪个）。

4. 什么是 make ？

make 是 Linux 自带的一个命令工具（就像 ls、cd 一样，输入 make 就能运行）。

• 它的作用很单纯：读 Makefile 里的规则，然后自动执行命令。

比如刚才写好了 Makefile，你在终端敲一句 make，它就会：

1. 先看最终要生成 myprogram，发现需要 a.o、b.o、main.o；
2. 检查这些 .o 文件有没有，如果没有，就按规则编译 a.c 生成 a.o，以此类推；
3. 最后把所有 .o 文件拼起来，生成 myprogram。

如果之后我们只改了 a.c，再敲 make 时，它会聪明地只重新编译 a.o 和 myprogram，其他没改的文件不碰——省时间！

二、如何使用 make/Makefile

1. 如何创建第一个Makefile？

（1） 创建源文件

首先，创建一个简单的C语言程序code.c：

// code.c
#include <stdio.h>
int main() {printf("Hello, Makefile!\n");return 0;
}

（2） 创建Makefile文件

在相同目录下创建Makefile文件（注意大小写和文件名）：

touch Makefile
vim Makefile

（3） 编写Makefile规则

在Makefile中写入以下内容：

# 目标: 依赖文件
code: code.cgcc -o code code.c  # 注意这行必须以Tab键开头

（4） 执行make命令

在终端输入make，它会自动读取Makefile并执行编译：

$ make
gcc -o code code.c

此时，当前目录下会生成可执行文件code，运行它：

$ ./code

2. 依赖关系与命令

（1） 依赖关系

在Makefile中，每行规则的基本格式是：

目标文件: 依赖文件列表命令1命令2...

• 目标文件：要生成的文件（如code）
• 依赖文件：生成目标所需要的文件（如code.c）
• 命令：生成目标的具体操作（如gcc -o code code.c）

（2） make的执行逻辑

当你执行make时，它会：

1. 检查目标文件是否存在
2. 如果不存在，或依赖文件比目标文件更新（即依赖文件被修改过）
3. 则执行对应的命令来生成/更新目标文件

（3） 为什么需要依赖关系？

假设你修改了code.c，再次执行make时：

$ make
make: 'code' is up to date.

make会自动判断：由于code已存在且code.c未修改，因此无需重新编译——这就是Makefile的智能编译能力，大大节省时间！

3. 如何清理编译结果？

（1） 添加clean目标

在Makefile中新增一个clean目标：

code: code.cgcc -o code code.c.PHONY: clean
clean:rm -f code  # 删除生成的可执行文件

（2） 执行清理命令

当需要删除编译结果时，执行：

$ make clean
rm -f code

（3） .PHONY 标签的作用

.PHONY用于声明clean是一个伪目标（即它不是真正的文件名），防止目录中真的存在名为clean的文件导致冲突。

4. Makefile的执行规则

（1） 默认执行第一个目标

当你直接输入make时，它会执行Makefile中的第一个目标（如上面的code）。

（2） 如何执行其他目标？

通过指定目标名来执行特定规则，例如：

$ make clean    # 只执行clean目标下的命令
$ make code     # 只执行code目标下的命令（等同于直接make）

（3） 多个目标的执行顺序

Makefile会按照依赖关系自动处理执行顺序。例如：

all: program1 program2program1: file1.cgcc -o program1 file1.cprogram2: file2.cgcc -o program2 file2.c

执行make all时，会先编译program1，再编译program2。

5. 常见错误与注意事项

（1） 命令行必须以Tab键开头

在Makefile中，命令行必须以Tab键开头，否则会报错：

# 错误示例（使用空格缩进）
code: code.cgcc -o code code.c  # 错误！会提示"*** missing separator.  Stop."# 正确示例（使用Tab键缩进）
code: code.cgcc -o code code.c

（2） 文件名大小写敏感

Makefile和makefile是不同的文件，GNU make默认优先读取GNUmakefile，然后是makefile，最后是Makefile。建议统一使用Makefile。

三、伪目标是什么，为什么伪目标总被执行？

1. make如何判断是否需要重新编译？

当我们执行make时，它会检查两件事：

• 目标文件（如code）是否存在
• 依赖文件（如code.c）的修改时间是否比目标文件更新

如果目标文件不存在，或依赖文件被修改过（修改时间比目标文件晚），make就会执行命令重新生成目标文件。

举个例子

# Makefile
code: code.cgcc -o code code.c

• 第一次执行make：生成code文件
• 第二次执行make：make发现code已存在，且code.c没修改，==“code”已是最新 ==
  

$ make
gcc -o code code.c  # 第一次执行，生成code
$ make
make: “code”已是最新  

2. 什么是伪目标（.PHONY）？

（1）定义：

伪目标是用.PHONY声明的目标，它不代表一个真实的文件，而是一个动作名称。

（2） 常见用途：

• 清理编译结果（如clean目标）
• 执行测试（如test目标）
• 批量操作（如all目标）

示例：

.PHONY: clean  # 声明clean是伪目标
clean:rm -f code  # 删除生成的可执行文件

3. 为什么伪目标总是被执行？

（1）核心原因：

伪目标不对应真实文件，因此make无法检查它的修改时间。
当你执行make 伪目标名时，make会直接执行对应的命令，而不做任何检查。

（2） 对比实验：

情况1：普通目标（无.PHONY）

hello:echo "Hello, World!"

执行效果：

$ make hello
echo "Hello, World!"
Hello, World!
$ make hello
make: 'hello' is up to date.  # 第二次不会执行，因为默认认为hello是文件且已存在

情况2：伪目标（有.PHONY）

.PHONY: hello
hello:echo "Hello, World!"

执行效果：

$ make hello
echo "Hello, World!"
Hello, World!
$ make hello
echo "Hello, World!"  # 每次都会执行！因为hello是伪目标
Hello, World!

4. 为什么需要伪目标？

（1） 避免与文件冲突

如果目录中真的有一个名为clean的文件，会发生什么？

# 错误示例：没有.PHONY的clean目标
clean:rm -f code

此时执行make clean，make会认为：“clean文件已存在，无需执行任何命令”——这显然不是你想要的！

（2） 强制执行命令

对于clean、test这类目标，你总是希望它们无条件执行，而不是根据文件时间判断。

5. 常见伪目标示例

1. clean目标（最常见）

.PHONY: clean
clean:rm -f *.o       # 删除所有.o文件rm -f executable  # 删除可执行文件

2. all目标（批量编译多个程序）

.PHONY: all
all: program1 program2  # 先编译program1，再编译program2program1: file1.cgcc -o program1 file1.cprogram2: file2.cgcc -o program2 file2.c

3. install目标（安装程序到系统）

.PHONY: install
install:cp program /usr/bin/  # 复制程序到系统目录

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以上就是这篇博客的全部内容，下一篇我们将继续探索Linux的更多精彩内容。

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