Makefile——Linux下C/C++编译方法

1. C

linux下常见的C语言项目相关的文件如下图所示。

1.1 编译C

通常使用GCC来编译C文件。编译过程为源文件.c文件 -> 预编译成.i文件 -> 编译成汇编语言.s -> 汇编成.o文件 -> 链接成可执行文件。编译命令为gcc -参数 .c -o 输出文件名称

1. 预处理：将头文件拷贝进.c文件内容中，执行预编译命令。采用gcc -E命令

gcc -E [.c源文件] -o [输出文件名.i]
1

2. 编译成汇编：将c语言代码编译为对应的汇编指令。采用gcc -S命令

gcc -S [.c源文件] -o [输出文件名.s]
1

3. 编译成目标文件：二进制文件

gcc -c [.c源文件] [.c源文件] [...] -o [文件名]
1

4. 编译成可执行文件：

gcc [.c源文件] [.c源文件] [...] -o [输出文件名]
gcc [.c源文件] [.c源文件] [...] -o [输出文件名] -l[库名] -L[库所在路径]
1
2

1.2 创建静态库

程序库是已写好的、供使用的可复用代码，每个程序都要依赖很多基础的底层库。从本质上，库是一种可执行代码的二进制形式。静态库可以在编译c项目时，将引用的库一起链接到可执行文件中，可执行文件在运行时不再需要库的支持，但可执行文件会变大。

1. 将库的.c源文件编译成.o目标文件

gcc -c [.c] -o [自定义文件名] 
gcc -c [.c] [.c] ...
1
2

2. 将.o目标文件编译成静态库

ar -r [lib自定义库名.a] [.o] [.o] ...
1

3. 将C程序和静态库链接，编译成可执行文件。库名为lib***.a的***。

gcc [.c] -o [输出文件名] -l[库名] -L[库所在路径]
1

1.3 创建动态库

动态库在程序编译时不会链接到目标代码中，而是在程序运行时才被调用，可执行文件比静态链接的可执行文件要小。不同的程序可以共享相同的动态库。

1. 将库的.c源文件编译成.o目标文件（要加入-fpic选项）

gcc -c -fpic [.c/.cpp][.c/.cpp]... 
1

2. 将.o目标文件编译成动态库

gcc -shared [.o][.o]... -o [lib自定义库名.so]

#将1和2合并为一步
gcc -fpic -shared [.c源文件] [.c源文件] [...] -o lib[库名].so
1
2
3
4

3. 将C程序和动态库链接，编译成可执行文件。库名为lib***.so的***。

gcc [.c/.cpp] -o [自定义可执行文件名]  -l[库名] -L[库路径] -Wl,-rpath=[库路径]
1

2. C++

编译C++的流程与编译C几乎一致，只不过用的时g++命令。将上述编译.c的gcc改为g++即可编译cpp文件。静态库与动态库同理。

3. Makefile

makefile是自动化编译的一款工具。实际中C/C++工程项目可能十分庞大，直接用手一条一条的敲gcc/g++效率极低。在makefile文件中编写编译流程可以简化编译工作。

• make 会在当前目录下找到一个名字叫 Makefile 或 makefile 的文件
• 如果找到，它会找文件中第一个目标文件（target），并把这个文件作为最终的目标文件
• 如果 target 文件不存在，或是 target 文件依赖的 .o 文件(prerequities)的文件修改时间要比 target 这个文件新，就会执行后面所定义的命令 command 来生成 target 这个文件
• 如果 target 依赖的 .o 文件（prerequisties）也存在，make 会在当前文件中找到 target 为 .o 文件的依赖性，如果找到，再根据那个规则生成 .o 文件

#makefile格式
targets : prerequisties
[tab键]command

targets为生成的目标文件；
prerequisties为为了生成targets目标而所需的依赖目标文件；
conmmand为需要运行的命令
1
2
3
4
5
6
7

为了避免 target 和 Makefile 同级目录下 文件/文件夹 重名的这种情况，我们可以使用一个特殊的标记 .PHONY 来显式地指明一个目标是 “伪目标”，如下例中的clean

.PHONY : clean
1

3.1 变量

1. 变量定义用:=

cpp := src/main.cpp 
obj := objs/main.o
1
2

2. 使用变量()或{}

cpp := src/main.cpp 
obj := objs/main.o

$(obj) : ${cpp} #cpp中的字符串代表的依赖文件，obj为生成的目标文件
	@g++ -c $(cpp) -o $(obj)  
	#等价于g++ -c src/main.cpp -o objs/main.o
compile : $(obj) #compile为伪目标，可执行make compile命令
1
2
3
4
5
6
7

3. 预定义变量：
   $@: 目标(target)的完整名称
   $<: 第一个依赖文件（prerequisties）的名称
   $^: 所有的依赖文件（prerequisties），以空格分开，不包含重复的依赖文件

cpp := src/main.cpp 
obj := objs/main.o

$(obj) : ${cpp}
	@g++ -c $< -o $@
	#等价于g++ -c src/main.cpp -o objs/main.o
	@echo $^
	#执行shell命令echo，打印出cpp的内容

compile : $(obj)
.PHONY : compile
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

4. 特殊符号：\为续行符，*通配符（匹配任意字符串，可用与目录名和文件名中），%通配符（匹配任意字符串，并将匹配到的字符串作为变量使用）

3.2 常用函数

函数执行格式通常为$(fn, arguments) or ${fn, arguments}

1. shell：调用shell命令，返回shell命令执行结果，使用格式为
   $(shell )

# shell 指令，src 文件夹下找到 .cpp 文件
cpp_srcs := $(shell find src -name "*.cpp") 
# shell 指令, 获取计算机架构
HOST_ARCH := $(shell uname -m)
1
2
3
4

2. subst：把字串 中的 字符串替换成 ，使用格式为
   $(subst ,,)

cpp_srcs := $(shell find src -name "*.cpp")
cpp_objs := $(subst src/,objs/,$(cpp_objs)) 
1
2

3. patsubst：从 text 中取出 patttern(其中%为通配符)， 替换成 replacement，使用格式为 $(patsubst ,,)

cpp_srcs := $(shell find src -name "*.cpp") #shell指令，src文件夹下找到.cpp文件
cpp_objs := $(patsubst %.cpp,%.o,$(cpp_srcs)) #cpp_srcs变量下cpp文件替换成 .o文件
1
2

4. foreach：把字串中的元素逐一取出来，执行包含的表达式，使用格式为 $(foreach ,,)

library_paths := /lib \
                 /usr/local/lib64
#每一个元素前面加上-I
I_flag := $(foreach item,$(library_paths),-I$(item))
#等价于
I_flag := $(include_paths:%=-I%)
1
2
3
4
5
6

5. dir：从文件路径+文件名字符串序列中取出目录部分，使用格式为
   $(dir )

$(dir src/foo.c hacks)    # 返回值是“src/ ./”。
1

6. notdir：与dir函数相反，去除目录部分，只保留文件名

#嵌套使用，先用shell中的find命令寻找lib开头的文件，然后去掉这些文件的目录前缀
libs   := $(notdir $(shell find /usr/lib -name lib*))
1
2

7. filter：从字符串序列中，过滤出满足条件的

libs    := $(notdir $(shell find /usr/lib -name lib*))
a_libs  := $(filter %.a,$(libs)) #过滤出静态库
so_libs := $(filter %.so,$(libs))  #过滤出动态库
1
2
3

8. basename：去掉文件名后缀

libs    := $(notdir $(shell find /usr/lib -name lib*))
#去掉后缀和lib前缀，得到库名
a_libs  := $(subst lib,,$(basename $(filter %.a,$(libs))))
so_libs := $(subst lib,,$(basename $(filter %.so,$(libs))))
1
2
3
4

9. filter-out：去除不要的字符串

objs := objs/add.o objs/minus.o objs/main.o
cpp_objs := $(filter-out objs/main.o, $(objs))
1
2

3.3 makefile编译文件

编译选项：
-m64: 指定编译为 64 位应用程序
-std=: 指定编译标准，例如：-std=c++11、-std=c++14
-g: 包含调试信息
-w: 不显示警告
-O: 优化等级，通常使用：-O3
-I: 加在头文件路径前
fPIC: (Position-Independent Code), 产生的没有绝对地址，全部使用相对地址，代码可以被加载到内存的任意位置，且可以正确的执行。这正是共享库所要求的，共享库被加载时，在内存的位置不是固定的

链接选项：
-l: 加在库名前面
-L: 加在库路径前面
-Wl,<选项>: 将逗号分隔的 <选项> 传递给链接器
-rpath=: “运行” 的时候，去找的目录。运行的时候，要找 .so 文件，会从这个选项里指定的地方去找

cpp_srcs := $(shell find src -name *.cpp)
cpp_objs := $(patsubst src/%.cpp,objs/%.o,$(cpp_srcs))

include_dirs :=/home/include
I_options := $(include_dirs:%=-I%)
compile_options := -g -O3 -w $(I_options)

lib_dirs := /home/lib #库路径
link_libs := xxx      #库名
L_options := $(lib_dirs:%=-L%)
l_options := $(link_libs:%=-l%)
link_options := $(l_options) $(L_options) $(I_options)

#每个.cpp生成一个对应的目标文件
objs/%.o : src/%.cpp
	#创建文件夹，@表示make的时候不打印make信息
	@mkdir -p $(dir $@)
	@g++ -c $^ -o $@ $(compile_options)

workspace/exec : $(cpp_objs)
	@mkdir workspace/exec
	@g++ $^ -o $@ $(link_options)
	
# 输入make run即可生成run伪目标
run : workspace
	@./$<
	
# 输入make clean即可生成clean伪目标
clean :
	@rm -rf objs workspace/exec

debug :
	@echo $(as_files)

.PHONY : debug run clean
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35