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Linux开发利器：探秘开源，构建高效——基础开发工具指南（下）【make/Makefile】

news 2025/8/5 16:05:09

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前面两篇博客，我们已经知道了怎么在Linux下写代码和编译代码，但是编译代码一步步来还是太麻烦了，所以这一篇博客我们来学习一个比较有趣的——Linux下的自动化编译~准备好了吗~我们发车去探索Linux的奥秘啦~🚗🚗🚗🚗🚗🚗

基本概念😎

理论知识输出😉

完整编译😁

补充语法😝

1. 变量定义🤗

2.$@和$^和$<🐷

编辑

3. 自动获取文件列表😄

4. 文件替换😝

5、模式规则😀

总结❤

基本概念😎

正式开始学习之前，我们首先来看看make和makefile的概念

make：Linux系统内置的命令

makefile/Makefile：需要我们（工程师）自己建立的文件，用于管理项目的编译规则

有了它们，我们就可以实现代码的自动化编译，接下来我们来看看一个简单使用例子：

编辑makefile:

code:code.cgcc -o code code.c.PHONY:clean
clean:rm -f code

接下来，神奇的就来了，别眨眼~

我们可以看到当命令行输入make命令的时候，代码文件 code.c 通过 gcc -o code code.c 编译生成可执行文件 code

当命令行输入make clean命令的时候，通过 rm -f code 命令删除生成的可执行文件~

我们神奇的发现代码的编译和删除文件不需要我们手动shushuru冗余的代码了，这就是make/makefile的神奇之处，知道了它们可以达到的效果，接下来我们来输出理论知识~

理论知识输出😉

我们来仔细看看makefile中的内容：

code:code.cgcc -o code code.c

目标文件：编译的最终目的
依赖关系：目标文件依赖于源文件和其他文件
依赖方法：通过编译命令（如 gcc -o code code.c）将依赖文件转换为目标文件

依赖关系加上依赖方法才可以达到我们编译的目的，二者缺一不可，依赖文件可以有多个，同时依赖方法前面必须是tab键~

make 在执行时，如果没有显式指定目标（如 make clean），则会寻找 Makefile 中的第一个未被声明为伪目标（.PHONY）且不以 . 开头的目标，并将其作为默认目标执行~

所以我们执行就是code这一个目标~

.PHONY:clean
clean:rm -f code

解释：.PHONY: clean 表示 clean 是一个伪目标，执行 make clean 会执行 rm -f code 命令

这里就有一个问题了，什么是伪目标呢？

伪目标（Phony Target） 是一种特殊类型的目标，它不对应任何实际生成的文件，而是用于执行特定的操作或命令。伪目标的核心作用是强制执行命令，即使存在同名文件，也会忽略文件的存在性，直接运行定义的规则。

这里的解释有点太官方了，这里给出伪目标特点：

伪目标特点：伪目标总是被执行的~

我们进行对比就更好理解了

我们可以看见当code.c 文件内容没有发生任何变化的时候，make是只执行一次的，而make clean可以进行多次执行~

那么如果我们把code也设置为伪目标，那么对应的依赖方法是不是也总是被执行呢？答案是的，我们来测试一下：

我们可以看到make每一次都可以执行，生成一个新的可执行程序~所以验证了结论：伪目标总是被执行的~

那么make/makefile是怎么知道要不要重新编译文件呢？

前面基础指令部分，我们知道可以通过 stat code.c 命令查看文件 code.c 的详细信息，包括文件大小、访问时间、修改时间等，make/makefile修改会对比源文件（依赖文件）和目标文件的修改时间（文件内容修改时间）决定是否需要重新编译。

stat部分详细知识可以参考这一篇博客Linux探秘：驾驭开源，解锁高效能——基础指令

我们知道文件=文件内容+文件属性，那么属性变化会不会重新编译呢？

答案是文件属性变化不会触发重新编译。

总结：

①make 在执行时，如果没有显式指定目标（如 make clean），则会寻找 Makefile 中从上向下扫描到的第一个未被声明为伪目标（.PHONY）且不以 . 开头的目标，并将其作为默认目标执行~

②伪目标（Phony Target） 是一种特殊类型的目标，它不对应任何实际生成的文件，而是用于执行特定的操作或命令，总是被执行~

③make 的决策基于一个简单原则：
“如果目标文件的修改时间早于其依赖的任意一个文件，则目标需要重新生成。”

完整编译😁

根据上一篇博客的学习，我们知道代码的完整编译流程通常包括预处理、编译、汇编和链接四个主要阶段，这样一步到位好像有一点不太对劲，那我们重新编写Makefile

这样我们就实现了完整的编译过程，当我们命令行输入make的时候，就会进行预处理、编译、汇编、链接，同时形成code.i、code.s、code.o、code文件，也就最终形成了我们的可执行程序code~

我们可以看到Makefile的第一个目标就是code，那么它是怎么一层层实现的呢？

接下来，我们就结合刚刚的示例来看看：

在默认方式下，也就是我们只输入make命令时，make会按照以下步骤工作：

查找Makefile：
- make会在当前目录下寻找名为“Makefile”或“makefile”的文件。
确定目标文件：
- 如果找到Makefile，make会寻找文件中的第一个目标文件（target）。在上面的例子中，它会找到code这个文件，并将其作为最终的目标文件。
处理依赖关系：
- 如果code文件不存在，或是code所依赖的后面的code.o文件的修改时间比code这个文件新（可以用touch/stat命令测试），那么make就会执行后面所定义的命令来生成code这个文件。
- 如果code所依赖的code.o文件不存在，make会在当前文件中寻找目标为code.o文件的依赖性。如果找到，则再根据那一个规则生成code.o文件，依此类推生成code.i,code.s文件，最终生成code文件，也就是我们得到的可执行程序（类似于一个堆栈的过程）
编译过程：
- 当然，如果C文件和H文件是存在的。make会先生成code.o文件，然后再用code.o文件来声明make的终极任务，即生成可执行文件code
- 这就是整个make的依赖性体现，make会一层又一层地去找文件的依赖关系，直到最终编译出第一个目标文件。
错误处理：
- 在找寻的过程中，如果出现错误，比如最后被依赖的文件找不到，那么make就会直接退出，并报错。
- 而对于所定义的命令的错误，或是编译不成功的情况，make根本不理会，它只关心文件的依赖性。即如果在我找了依赖关系之后，冒号后面的文件还是不存在，那么对不起，我就不工作~

当我们命令行输入make clean的时候就会执行我们的清理操作~

这样看起来完整编译还是有一点麻烦，我们的一般实践是什么样子呢？

我们一般使用使用gcc -c code.c生成同名的.o文件，也就是code.o文件，然后gcc code.o -o code形成我们的可执行程序~这是我们的一般实践，比完整编译流程代码量简单一些~

补充语法😝

1. 变量定义🤗

Makefile中使用 = 来定义变量

例如：

makefile

BIN=code.exe # 定义可执行文件变量CC=gcc # 定义编译器变量LFLAGS=-o # 定义链接选项变量FLAGS=-c # 定义编译选项变量RM=rm -f # 定义删除命令变量

变量可以在规则中的命令部分通过 $(变量名) 的方式引用，例如 $(CC) 就代表 gcc

我们可以定义一个伪目标来进行打印测试，是否创建了变量：

  1 BIN=code.exe #定义变量=2 CC=gcc3 SRC=code.c4 FLAGS=-c5 LFLAGS=-o6 RM=rm -f7 8 .PHONY:print 9 print:10     echo $(BIN)11     echo $(CC)12     echo $(SRC)13     echo $(FLAGS)14     echo $(LFLAGS)15     echo $(RM)

我们还可以在前面加一个@就不会显示我们的命令了~而是直接打印变量内容~

有了变量，那么我们就可以使用变量来进行重新编译了~

结合前面的代码来试一试：

测试结果：

可以看出来有了变量就方便我们进行随时替换，类似于我们C语言的宏定义一样~

2.$@和$^和$<🐷

除此之外，我们还可以对上面的代码进行优化~

$@和$^是自动变量，它们的作用是根据当前规则的上下文自动展开为特定的文件名，用于简化规则的编写。

自动变量含义示例场景

$@ 当前规则的目标文件名编译 .c 到 .o：$@ 是 .o 文件名

自动变量	含义	示例场景
`$@`	当前规则的目标文件名	编译 `.c` 到 `.o`：`$@` 是 `.o` 文件名
`$^`	当前规则的所有依赖文件列表	链接多个 `.o` 文件：`$^` 是所有 `.o` 文件名列表。 `$^` 有自动去重功能：如果依赖文件中有重复项（如 `a.o a.o`），`$^` 只会保留一个 `a.o`

$^

当前规则的所有依赖文件列表

链接多个 .o 文件：$^ 是所有 .o 文件名列表。

$^ 有自动去重功能：如果依赖文件中有重复项（如 a.o a.o），$^ 只会保留一个 a.o

我们可以看到同样编译成功~

知道了这个，那么我们前面的一般实践就可以进行改写~

同样编译成功~

还有一个与$^有点区别的$<

$< 的作用是：在规则的命令中，自动展开为当前规则的第一个依赖文件的完整名称。

如果规则有多个依赖文件，$< 始终指向第一个依赖文件，而 $^ 包含所有依赖文件,例如目标是 main.o，依赖是 main.c 和 main.h，则 $< 是 main.c

3. 自动获取文件列表😄

SRC=$(wildcard *.c) 使用 wildcard 函数获取当前目录下所有 .c 文件的列表。这种方式比直接使用 shell 命令更高效，也更符合Makefile的语法规范。

4. 文件替换😝

OBJ=$(SRC:.c=.o) 将 SRC 变量中的所有 .c 文件替换为 .o 文件，形成目标文件列表。例如，如果 SRC 是 main.c utils.c，那么 OBJ 就会是 main.o utils.o。

接下来，我们进行3、4的验证：

首先创建100个.c文件

命令行输入make，可以看到SRC已经有了全部的.c文件，OBJ已经有了全部的.o文件，也就是目标文件~

5、模式规则😀

%.o:%.c 是一个模式规则，表示所有以 .o 结尾的目标文件都依赖于同名的 .c 文件。

$< 是自动变量，代表第一个依赖文件名，这里是 .c 文件，编译.c文件会形成对应的同名.o文件

优化，让执行指令不显示：

总结❤

Makefile通过自动化编译、增量编译和项目管理三大核心功能，显著提升开发效率。仅需执行make命令，即可自动编译修改过的源文件并链接生成可执行文件，无需手动干预。其依赖分析机制智能识别需重新编译的文件，避免冗余操作，大幅缩短编译时间。通过定义clean等伪目标，可一键完成项目清理、调试信息输出等管理任务，使项目构建与维护更加高效便捷，是C/C++项目开发的标准构建工具，以后要通过实际操作来更好地掌握~