Makefile 是 make 工具的配置文件，主要用于定义如何构建和管理项目的编译过程。Makefile 是 C/C++ 编译项目中的重要工具，尤其在多文件、多模块的项目中，为了方便复杂项目的管理，可以通过自动化规则提高编译效率。

这篇文章是 Makefile 的入门教程的介绍，包括其基本语法、常用功能、以及实际使用中的高级技巧。

Makefile 的基本概念

安装 make：

sudo apt-get update
sudo apt-get install make

核心功能

  • 自动化编译：根据文件的依赖关系自动决定哪些文件需要重新编译。
  • 提高效率：只编译发生变化的部分。
  • 多任务支持：可以定义清理、打包、测试等任务。

使用方法

运行make命令时，默认会读取当前目录下的Makefile 文件。

make            # 执行默认的目标
make <target>   # 执行指定的目标

例如：

make clean      # 执行 "clean" 目标

Makefile 的基本语法

1. 目标语法

Makefile 的基本语法如下：

target: prerequisites
	commands
  • target：目标文件或命令名称。例如可执行文件、目标文件或任务名称。
  • prerequisites：依赖文件或其他目标。只有依赖文件发生变化时，target 才会被重新生成。
  • commands：生成目标的命令（必须以 Tab 开头）。

示例：

hello: hello.o
	gcc -o hello hello.o

hello.o: hello.c
	gcc -c hello.c

在示例代码中：

  1. 如果 hello.c 被修改，则 hello.o 会重新生成。

  2. 如果 hello.o 被修改，则 hello 会重新生成。

2. 变量定义

Makefile 支持变量定义，用于简化配置和重复的命令。

示例1：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

# 简单赋值 CC :=$(XX) gcc 当前有效 // 立马获取当前XX变量的值
# 递归赋值 CC =$(XX) gcc			// 去递归寻找XX变量的最后一个值
# 条件赋值 CC ?= gcc				// 如果有CC变量，则该语句无效
# 追加赋值 CC +=$(XX) gcc		// 在原来值的基础上，进行追加

# 使用：$(CC) 获取变量的值

示例2：

x := jake
y := $(x) and rose
x := tonly

all :
		echo "x=$(x),y=$(y)"

使用变量（示例1）

hello: hello.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o hello hello.o

输出：（示例2）

x=windx,y=jake and rose

示例

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -O2

hello: hello.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o hello hello.o

hello.o: hello.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c hello.c

3. 内置变量

Makefile 提供了一些常用的内置变量，可以减少重复工作。

变量 | 功能

变量功能
$@当前目标的名称（target）。
$<第一个依赖文件的名称（prerequisite）。
$^所有依赖文件的名称。

代码片：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

hello: hello.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

在这里：

  • $@ 是 hello（目标）。
  • $^ 是 hello.o（所有依赖文件）。

4. 通配符和自动化规则

Makefile 支持通配符和模式匹配规则，用于简化多文件项目的编写。

通配符

  • *.c：匹配所有 .c 文件。
  • $(wildcard *.c)：列出当前目录下所有 .c 文件。
  • $(patsubst %.c, %.o, $(wildcard *.c))：将所有 .c 文件替换为对应的 .o 文件。

自动化规则

使用模式规则可以自动生成目标文件：

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
  • 表示所有 .o 文件都可以由对应的 .c 文件生成。

代码：

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -O0 -g
SRC = $(wildcard *.c)
OBJ = $(patsubst %.c, %.o, $(SRC))

hello: $(OBJ)
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

5. 伪目标

伪目标（phony targets）是指不生成实际文件的目标，通常用于清理、测试等任务。

伪目标也是一个目标，该目标不需要生成，每一次去执行该目标，都会执行。

定义伪目标：

.PHONY: clean # 将当前目标设定为伪目标，每次执行该目标都会执行命令
clean:
	rm -f *.o hello
  • 使用 .PHONY 声明可以避免冲突（例如当前目录下存在名为 clean 的文件时）。

6. 自动推导规则

在使用make编译.c源文件时，可以省略编译一个.c文件所使用的命令。这是因为make存在一个默认的规则，能够自动完成对.c文件的编译并生成对应的.o文件。它执行命令“cc -c”来编译.c源文件。对于上边的例子，此默认规则就使用命令“cc -c main.c -o main.o”来创建文件“main.o”。因此对一个目标文件是“N.o”，倚赖文件是“N.c”的规则。可以省略其规则的命令行，使用 make 的默认命令。此默认规则称为make的隐含规则（关于隐含规则可查看我上传至资源中的 《GUN make中文手册》第九章 [ 使用隐含规则 ] 一章，有详细说明。）

我们书写 Makefile 时，对于一个.c文件如果使用 make 的隐含规则，那么它会被自动作为对应.o文件的一个依赖文件（对应是指：文件名除后缀外，其余都相同的两个文件）。因此我们也可以在规则中省略目标的倚赖.c文件。

自动推导规则_1

自动推导规则_2

我们可以看见，当app文件被创建之后，再次执行 make 命令时，提示：make: 'app' is up to date.，此处是 make 的时间戳管理方式，如果目标生成的时间 晚于 依赖，该目标是最新的，那么该目标就不需要再编译重新生成。（如果想详细了解makefile的时间戳管理机制，可以点击查看这篇文章，对 Makefile 的时间戳管理机制有更详细的说明。<

笨猫猫的小茶馆：Makefile 时间戳管理2 赞同 · 0 评论文章

）

项目示例

这是一个多文件 C 项目的示例 Makefile：

项目目录

project/
├── main.c
├── utils.c
├── utils.h
├── Makefile
```
##### Makefile
```bash
# 编译器和编译参数
CC = gcc
CFLAGS = -Wall -g

# 源文件和目标文件
SRC = main.c utils.c
OBJ = $(SRC:.c=.o)
TARGET = my_program

# 默认目标
all: $(TARGET)

# 链接目标文件
$(TARGET): $(OBJ)
	$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^

# 编译规则（自动化规则）
%.o: %.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@

# 清理目标
.PHONY: clean
clean:
	rm -f $(OBJ) $(TARGET)

运行说明

  1. 构建项目
make
  1. 清理项目：
make clean

这么写缺失中间的流程，接下来我结合图片将 makefile 管理项目的实际流程走一遍：

要求：（虽然是简易版用于教学的，但其中的过程和项目管理的思路，即使在大型项目中也是一致的，不同的只是划分的层级结构、架构更为复杂而已。）

  1. 创建项目目录

  1. include/project.h 集合的头文件

  1. jack 文件夹下的文件

  1. 将 jack.c 通过编译生成 jack.o 文件 ——> 然后将 jack.o 放入 obj 文件夹下

  1. 此处的Makefile用于管理main.c文件，将main.c编译转化为main.o，将其保存在obj文件夹下统一管理

  1. main.o文件生成成功并放在了统一文件夹obj下，接下来，将main.o和jack.o做链接操作生成app文件，因此，我们需要在obj文件夹下创建Makefile文件，用于将所有集合在此处的.0 文件链接生成可执行文件app

  1. 成功生成了可执行文件app

  1. 因为main :会自动寻址至依赖的第一个文件，结果将提示文件已存在。所以这里我们要将需要生成的文件 main 设为伪目标。

至此，前面的步骤我们共计完成了 4 步：

第一步，我们将 jack 文件夹下的 jack.c 生成了 jack.o ，将其放在 obj 文件夹下；

第二步，我们将 main 文件夹下的 main.c 生成了 main.o，将其放在 obj 文件夹下；

第三步，在 obj 文件夹下，将这里所有集合着的 .o 文件 最终生成了 可执行文件 app。

最后，我们在整个项目目录下，生成一个 Makefile 文件，用于管理整个项目，这样，最终我们只需要 make 一次，便能够得到整体项目的可执行文件，而不需要经过上述如此繁琐的步骤。

make -C 文件夹/[目标] // 去到该文件夹下 去执行该文件夹下的 Makefile 的 第一个目标[目标]

因为第一个目标已存在，所以此处我们需要提前设置mainclean为伪目标。

  1. 最终生成可执行文件 app

  1. 优化 Makefile 代码。

  1. 添加共享变量，在最终的 Makefile 文件中添加共享变量，这样的话，可供同一级目录 和 该目录下的所有子目录中的 Makefile 文件皆可以共享到最上层的 Makefile文件 中的共享变量。
export 共享变量 // 当前同一级目录下的子目录都可以共享该变量

  1. 这时候进入了一个新人，分配任务给 rose，创建 rose 文件夹并加入这部分模块的代码，

至此，以上为 Makefile 项目管理在开发中的实际应用（简易版）。

高级功能

条件判断

根据条件设置变量或执行不同的规则。

DEBUG = 1

ifeq ($(DEBUG), 1)
CFLAGS += -g
else
CFLAGS += -O2
endif

包含其他 Makefile

使用 include 将多个 Makefile 文件整合在一起。

include common.mk
  • 这种方式适合大型项目，将公共配置提取到单独的文件中。

一些常见问题与技巧

如何调试 Makefile？

运行 make 时加上-n或--dry-run参数，可以查看执行的命令而不真正运行：

make -n

如何提高编译效率？

使用 make 的并行编译选项-j，可以同时编译多个目标：

make -j4
  • 其中 4 表示最多允许 4 个任务同时执行。

综上。这篇文章仅仅只介绍了 makefile 的简单用法，更多更详细的内容可以下载资源查看 makefile 手册（中文版），Makefile 是一个强大的工具，适合用于管理从简单到复杂的编译流程。

本章主要介绍了：

  1. 基础语法：理解目标、依赖和命令的结构。
  2. 变量和内置变量：使用变量提高可读性和灵活性。
  3. 自动化规则：使用通配符和模式规则减少重复代码。
  4. 伪目标：定义清理、测试等任务。
  5. 高级功能：条件判断、多文件组织、并行编译。

通过不断优化 Makefile，可以显著提高项目的管理效率和可维护性，适合运用和管理大型项目。

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