一个通用Makefile的编写

作者：杨老师,华清远见嵌入式学院讲师。

我们在Linux环境下开发程序，少不了要自己编写Makefile，一个稍微大一些的工程下面都会包含很多.c的源文件。如果我们用gcc去一个一个编译每一个源文件的话，效率会低很多，但是如果我们可以写一个Makefile，那么只需要执行一个make就OK了，这样大大提高了开发效率。但是Makefile的语法规则众多，而且缺乏参考资料，对于初学者来说，写起来还是有一定的难度，往往令很多人望而生畏。下面我们介绍一个比较通用而且简洁的Makefile，大家只要对它稍作修改就可以用在你们自己的工程里了。

现在假设我们有一个工程叫my_project，工程源码目录下面有app1.c，app2.c，app3.c以及main.c这五个源文件。我们现在需要编译出app1.o,app2.o,app3.o以及main.o，然后再把这些.o文件链接成为一个ELF格式的可执行程序叫做my_app。我们先看一个最简单的Makefile如何编写：

my_app : main.o, app1.o, app2.o, app3.o, app4.o
                gcc –o my_app main.o app1.o, app2.o, app3.o, app4.o
        main.o : main.c
                gcc –c main.c
        app1.o : app1.c
                gcc –c app1.c
        app2.o : app2.c
                gcc –c app2.c
        app3.o : app3.c
                gcc –c app3.c
        clean :
                rm main.o app1.o, app2.o, app3.o, app4.o

这是一个傻瓜式的Makefile，不灵活，而且不具备可复制性，想象一个如果我们的工程下面有50个源文件，那岂不是要一个一个写出来。我们的目标是写一个Makefile，只要稍作修改就可以在各个工程之间通用。

下面这个Makefile就可以满足这个要求：

SRCS = $(wildcard *.c)
        OBJS = $(SRCS:.c = .o)
        CC = gcc
        INCLUDES = -I/home/noah/build_sqlite3/include
        LIBS = -L/home/noah/build_sqlite3/lib -lsqlite3
        CCFLAGS = -g -Wall -O0

my_app : $(OBJS)
                $(CC) $^ -o $@ $(INCLUDES) $(LIBS)

%.o : %.c
                $(CC) -c $< $(CCFLAGS) 
        clean:
                rm *.o

大家看这个Makefile和前一个比起来是不是简洁很多，当然理解起来不如上一个那么直观。实际上编写Makefile就是为了提高我们的工作效率，而不是增加我们的工作量。因此Makefile为我们提供了很多强大的功能，比如定义变量，使用通配符等等。只要合理利用，就可以达到事半功倍的效果。

下面我们一条一条分析这个Makefile：

SRCS = $(wildcard *.c)
        这条语句定义了一个变量SRCS，它的值就是当前面目录下面所有的以.c结尾的源文件。
        OBJS = $(SRCS:.c = .o)
        这里变量OBJS的值就是将SRCS里面所有.c文件编译出的.o目标文件
        CC = gcc
        变量CC代表我们要使用的编译器
        INCLUDES = -I/home/noah/build_sqlite3/include
        LIBS = -L/home/noah/build_sqlite3/lib -lsqlite3
        这里指定除了编译器默认的头文件和库文件的路径之外需要额外引用的头文件路径以及库的路径。
        CCFLAGS = -g -Wall -O0
        CCFLAGS变量存放的是编译选项
        my_app : $(OBJS)
                $(CC) $^ -o $@ $(INCLUDES) $(LIBS) 
        my_app依赖于所有的.o文件，$^代表$(OBJS)，$@代表my_app
        %.o : %.c
                $(CC) -c $< $(CCFLAGS)
        将所有的.c源代码编译成.o目标文件，这样写是不是很省事？
        clean:
                rm *.o
        在执行make clean之后删除所有编译过程中生成的.o文件。

这个Makefile就具备灵活的通用性，我们只要对它稍作修改就可以用在自己的工程里面。当然Makefile还有很多强大的功能，需要我们进一步学习。

http://lpn520.iteye.com/blog/774919

本文推荐了一个用于对 C/C++ 程序进行编译和连接以产生可执行程序的通用 Makefile。

在使用 Makefile 之前，只需对它进行一些简单的设置即可；而且一经设置，即使以后对源程序文件有所增减一般也不再需要改动 Makefile。因此，即便是一个没有学习过 Makefile 书写规则的人，也可以为自己的 C/C++ 程序快速建立一个可工作的 Makefile。

这个 Makefile 可以在 GNU Make 和 GCC 编译器下正常工作。但是不能保证对于其它版本的 Make 和编译器也能正常工作。

此 Makefile 的使用方法如下：

程序目录的组织 
　　尽量将自己的源程序集中在一个目录中，并且把 Makefile 和源程序放在一起，这样用起来比较方便。当然，也可以将源程序分类存放在不同的目录中。 
　　在程序目录中创建一个名为 Makefile 的文本文件，将后面列出的 Makefile 的内容复制到这个文件中。（注意：在复制的过程中，Makfile 中各命令前面的 Tab 字符有可能被转换成若干个空格。这种情况下需要把 Makefile 命令前面的这些空格替换为一个 Tab。） 
　　将当前工作目录切换到 Makefile 所在的目录。目前，这个 Makefile 只支持在当前目录中的调用，不支持当前目录和 Makefile 所在的路径不是同一目录的情况。

指定可执行文件 
　　程序编译和连接成功后产生的可执行文件在 Makefile 中的 PROGRAM 变量中设定。这一项不能为空。为自己程序的可执行文件起一个有意义的名子吧。

指定源程序 
　　要编译的源程序由其所在的路径和文件的扩展名两项来确定。由于头文件是通过包含来使用的，所以在这里说的源程序不应包含头文件。 
　　程序所在的路径在 SRCDIRS 中设定。如果源程序分布在不同的目录中，那么需要在 SRCDIRS 中一一指定，并且路径名之间用空格分隔。 
　　在 SRCEXTS 中指定程序中使用的文件类型。C/C++ 程序的扩展名一般有比较固定的几种形式：.c、.C、.cc、.cpp、.CPP、.c++、.cp、或者.cxx（参见 man gcc）。扩展名决定了程序是 C 还是 C++ 程序：.c 是 C 程序，其它扩展名表示 C++ 程序。一般固定使用其中的一种扩展名即可。但是也有可能需要使用多种扩展名，这可以在 SOURCE_EXT 中一一指定，各个扩展名之间用空格分隔。 
　　虽然并不常用，但是 C 程序也可以被作为 C++ 程序编译。这可以通过在 Makefile 中设置 CC = $(CXX) 和 CFLAGS = $(CXXFLAGS) 两项即可实现。 
　　这个 Makefile 支持 C、C++ 以及 C/C++ 混合三种编译方式：

　　如果只指定 .c 扩展名，那么这是一个 C 程序，用 $(CC) 表示的编译命令进行编译和连接。

　　如果指定的是除 .c 之外的其它扩展名（如 .cc、.cpp、.cxx 等），那么这是一个 C++ 程序，用 $(CXX) 进行编译和连接。
　　如果既指定了 .c，又指定了其它 C++ 扩展名，那么这是 C/C++ 混合程序，将用 $(CC) 编译其中的 C 程序，用 $(CXX) 编译其中的 C++ 程序，最后再用 $(CXX) 连接程序。 
　　这些工作都是 make 根据在 Makefile 中提供的程序文件类型（扩展名）自动判断进行的，不需要用户干预。

指定编译选项 
　　编译选项由三部分组成：预处理选项、编译选项以及连接选项，分别由 CPPFLAGS、CFLAGS与CXXFLAGS、LDFLAGS 指定。 
　　CPPFLAGS 选项可参考 C 预处理命令 cpp 的说明，但是注意不能包含 -M 以及和 -M 有关的选项。如果是 C/C++ 混合编程，也可以在这里设置 C/C++ 的一些共同的编译选项。 
　　CFLAGS 和 CXXFLAGS 两个变量通常用来指定编译选项。前者仅仅用于指定 C 程序的编译选项，后者仅仅用于指定 C++ 程序的编译选项。其实也可以在两个变量中指定一些预处理选项（即一些本来应该放在 CPPFLAGS 中的选项），和 CPPFLAGS 并没有明确的界限。 
　　连接选项在 LDFLAGS 中指定。如果只使用 C/C++ 标准库，一般没有必要设置。如果使用了非标准库，应该在这里指定连接需要的选项，如库所在的路径、库名以及其它联接选项。 
　　现在的库一般都提供了一个相应的 .pc 文件来记录使用库所需要的预编译选项、编译选项和连接选项等信息，通过 pkg-config 可以动态提取这些选项。与由用户显式指定各个选项相比，使用 pkg-config 来访问库提供的选项更方便、更具通用性。在后面可以看到一个 GTK+ 程序的例子，其编译和连接选项的指定就是用 pkg-config 实现的。

编译和连接

　　上面的各项设置好之后保存 Makefile 文件。执行 make 命令，程序就开始编译了。 
　　命令 make 会根据 Makefile 中设置好的路径和文件类型搜索源程序文件，然后根据文件的类型调用相应的编译命令、使用相应的编译选项对程序进行编译。 
　　编译成功之后程序的连接会自动进行。如果没有错误的话最终会产生程序的可执行文件。 
　　注意：在对程序编译之后，会产生和源程序文件一一对应的 .d 文件。这是表示依赖关系的文件，通过它们 make 决定在源程序文件变动之后要进行哪些更新。为每一个源程序文件建立相应的 .d 文件这也是 GNU Make 推荐的方式。

Makefile 目标（Targets）

下面是关于这个 Makefile 提供的目标以及它所完成的功能：

make 
编译和连接程序。相当于 make all。

make objs 
仅仅编译程序产生 .o 目标文件，不进行连接（一般很少单独使用）。

make clean 
删除编译产生的目标文件和依赖文件。

make cleanall 
删除目标文件、依赖文件以及可执行文件。

make rebuild 
重新编译和连接程序。相当于 make clean && make all。

关于这个 Makefile 的实现原理不准备详细解释了。如果有兴趣的话，可参考文末列出的“参考资料”。

Makefile 的内容如下：

 #############################################################
 # Generic Makefile for C/C++ Program
 #
 # License: GPL (General Public License)
 # Author:  whyglinux <whyglinux AT gmail DOT com>
 # Date:    2006/03/04 (version 0.1)
 #          2007/03/24 (version 0.2)
 #          2007/04/09 (version 0.3)
 #          2007/06/26 (version 0.4)
 #          2008/04/05 (version 0.5)
 #
 # Description:
 # ------------
 # This is an easily customizable makefile template. The purpose is to
 # provide an instant building environment for C/C++ programs.
 #
 # It searches all the C/C++ source files in the specified directories,
 # makes dependencies, compiles and links to form an executable.
 #
 # Besides its default ability to build C/C++ programs which use only
 # standard C/C++ libraries, you can customize the Makefile to build
 # those using other libraries. Once done, without any changes you can
 # then build programs using the same or less libraries, even if source
 # files are renamed, added or removed. Therefore, it is particularly
 # convenient to use it to build codes for experimental or study use.
 #
 # GNU make is expected to use the Makefile. Other versions of makes
 # may or may not work.
 #
 # Usage:
 # ------
 # 1. Copy the Makefile to your program directory.
 # 2. Customize in the "Customizable Section" only if necessary:
 #    * to use non-standard C/C++ libraries, set pre-processor or compiler
 #      options to <MY_CFLAGS> and linker ones to <MY_LIBS>
 #      (See Makefile.gtk+-2.0 for an example)
 #    * to search sources in more directories, set to <SRCDIRS>
 #    * to specify your favorite program name, set to <PROGRAM>
 # 3. Type make to start building your program.
 #
 # Make Target:
 # ------------
 # The Makefile provides the following targets to make:
 #   $ make           compile and link
 #   $ make NODEP=yes compile and link without generating dependencies
 #   $ make objs      compile only (no linking)
 #   $ make tags      create tags for Emacs editor
 #   $ make ctags     create ctags for VI editor
 #   $ make clean     clean objects and the executable file
 #   $ make distclean clean objects, the executable and dependencies
 #   $ make help      get the usage of the makefile
 #
 #===========================================================================

 ## Customizable Section: adapt those variables to suit your program.
 ##==========================================================================

 # The pre-processor and compiler options.
 MY_CFLAGS =

 # The linker options.
 MY_LIBS   =

 # The pre-processor options used by the cpp (man cpp for more).
 CPPFLAGS  = -Wall

 # The options used in linking as well as in any direct use of ld.
 LDFLAGS   =

 # The directories in which source files reside.
 # If not specified, only the current directory will be serached.
 SRCDIRS   =

 # The executable file name.
 # If not specified, current directory name or `a.out' will be used.
 PROGRAM   =

 ## Implicit Section: change the following only when necessary.
 ##==========================================================================

 # The source file types (headers excluded).
 # .c indicates C source files, and others C++ ones.
 SRCEXTS = .c .C .cc .cpp .CPP .c++ .cxx .cp

 # The header file types.
 HDREXTS = .h .H .hh .hpp .HPP .h++ .hxx .hp

 # The pre-processor and compiler options.
 # Users can override those variables from the command line.
 CFLAGS  = -g -O2
 CXXFLAGS= -g -O2

 # The C program compiler.
 #CC     = gcc

 # The C++ program compiler.
 #CXX    = g++

 # Un-comment the following line to compile C programs as C++ ones.
 #CC     = $(CXX)

 # The command used to delete file.
 #RM     = rm -f

 ETAGS = etags
 ETAGSFLAGS =

 CTAGS = ctags
 CTAGSFLAGS =

 ## Stable Section: usually no need to be changed. But you can add more.
 ##==========================================================================
 SHELL   = /bin/sh
 EMPTY   =
 SPACE   = $(EMPTY) $(EMPTY)
 ifeq ($(PROGRAM),)
   CUR_PATH_NAMES = $(subst /,$(SPACE),$(subst $(SPACE),_,$(CURDIR)))
   PROGRAM = $(word $(words $(CUR_PATH_NAMES)),$(CUR_PATH_NAMES))
   ifeq ($(PROGRAM),)
     PROGRAM = a.out
   endif
 endif
 ifeq ($(SRCDIRS),)
   SRCDIRS = .
 endif
 SOURCES = $(foreach d,$(SRCDIRS),$(wildcard $(addprefix $(d)/*,$(SRCEXTS))))
 HEADERS = $(foreach d,$(SRCDIRS),$(wildcard $(addprefix $(d)/*,$(HDREXTS))))
 SRC_CXX = $(filter-out %.c,$(SOURCES))
 OBJS    = $(addsuffix .o, $(basename $(SOURCES)))
 DEPS    = $(OBJS:.o=.d)

 ## Define some useful variables.
 DEP_OPT = $(shell if `$(CC) --version | grep "GCC" >/dev/null`; then \
                   echo "-MM -MP"; else echo "-M"; fi )
 DEPEND      = $(CC)  $(DEP_OPT)  $(MY_CFLAGS) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS)
 DEPEND.d    = $(subst -g ,,$(DEPEND))
 COMPILE.c   = $(CC)  $(MY_CFLAGS) $(CFLAGS)   $(CPPFLAGS) -c
 COMPILE.cxx = $(CXX) $(MY_CFLAGS) $(CXXFLAGS) $(CPPFLAGS) -c
 LINK.c      = $(CC)  $(MY_CFLAGS) $(CFLAGS)   $(CPPFLAGS) $(LDFLAGS)
 LINK.cxx    = $(CXX) $(MY_CFLAGS) $(CXXFLAGS) $(CPPFLAGS) $(LDFLAGS)

 .PHONY: all objs tags ctags clean distclean help show

 # Delete the default suffixes
 .SUFFIXES:

 all: $(PROGRAM)

 # Rules for creating dependency files (.d).
 #------------------------------------------

 %.d:%.c
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.C
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.cc
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.cpp
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.CPP
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.c++
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.cp
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 %.d:%.cxx
     @echo -n $(dir $<) > $@
     @$(DEPEND.d) $< >> $@

 # Rules for generating object files (.o).
 #----------------------------------------
 objs:$(OBJS)

 %.o:%.c
     $(COMPILE.c) $< -o $@

 %.o:%.C
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 %.o:%.cc
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 %.o:%.cpp
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 %.o:%.CPP
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 %.o:%.c++
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 %.o:%.cp
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 %.o:%.cxx
     $(COMPILE.cxx) $< -o $@

 # Rules for generating the tags.
 #-------------------------------------
 tags: $(HEADERS) $(SOURCES)
     $(ETAGS) $(ETAGSFLAGS) $(HEADERS) $(SOURCES)

 ctags: $(HEADERS) $(SOURCES)
     $(CTAGS) $(CTAGSFLAGS) $(HEADERS) $(SOURCES)

 # Rules for generating the executable.
 #-------------------------------------
 $(PROGRAM):$(OBJS)
 ifeq ($(SRC_CXX),)              # C program
     $(LINK.c)   $(OBJS) $(MY_LIBS) -o $@
     @echo Type ./$@ to execute the program.
 else                            # C++ program
     $(LINK.cxx) $(OBJS) $(MY_LIBS) -o $@
     @echo Type ./$@ to execute the program.
 endif

 ifndef NODEP
 ifneq ($(DEPS),)
   sinclude $(DEPS)
 endif
 endif

 clean:
     $(RM) $(OBJS) $(PROGRAM) $(PROGRAM).exe

 distclean: clean
     $(RM) $(DEPS) TAGS

 # Show help.
 help:
     @echo 'Generic Makefile for C/C++ Programs (gcmakefile) version 0.5'
     @echo 'Copyright (C) 2007, 2008 whyglinux <whyglinux@hotmail.com>'
     @echo
     @echo 'Usage: make [TARGET]'
     @echo 'TARGETS:'
     @echo '  all       (=make) compile and link.'
     @echo '  NODEP=yes make without generating dependencies.'
     @echo '  objs      compile only (no linking).'
     @echo '  tags      create tags for Emacs editor.'
     @echo '  ctags     create ctags for VI editor.'
     @echo '  clean     clean objects and the executable file.'
     @echo '  distclean clean objects, the executable and dependencies.'
     @echo '  show      show variables (for debug use only).'
     @echo '  help      print this message.'
     @echo
     @echo 'Report bugs to <whyglinux AT gmail DOT com>.'

 # Show variables (for debug use only.)
 show:
     @echo 'PROGRAM     :' $(PROGRAM)
     @echo 'SRCDIRS     :' $(SRCDIRS)
     @echo 'HEADERS     :' $(HEADERS)
     @echo 'SOURCES     :' $(SOURCES)
     @echo 'SRC_CXX     :' $(SRC_CXX)
     @echo 'OBJS        :' $(OBJS)
     @echo 'DEPS        :' $(DEPS)
     @echo 'DEPEND      :' $(DEPEND)
     @echo 'COMPILE.c   :' $(COMPILE.c)
     @echo 'COMPILE.cxx :' $(COMPILE.cxx)
     @echo 'link.c      :' $(LINK.c)
     @echo 'link.cxx    :' $(LINK.cxx)

 ## End of the Makefile ##  Suggestions are welcome  ## All rights reserved ##
 ##############################################################

下面提供两个例子来具体说明上面 Makefile 的用法。 

例一　Hello World 程序

这个程序的功能是输出 Hello, world! 这样一行文字。由 hello.h、hello.c、main.cxx 三个文件组成。前两个文件是 C 程序，后一个是 C++ 程序，因此这是一个 C 和 C++ 混编程序。

/* File name: hello.h
 * C header file
 */

#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

  void print_hello();
#ifdef __cplusplus
}

#endif
#endif

/* File name: hello.c
 * C source file.
 */

#include "hello.h"
#include <stdio.h>

void print_hello()
{
  puts( "Hello, world!" );
}

/* File name: main.cxx
 * C++ source file.
 */

#include "hello.h"

int main()
{
  print_hello();
  return 0;
}

　　

建立一个新的目录，然后把这三个文件拷贝到目录中，也把 Makefile 文件拷贝到目录中。之后，对 Makefile 的相关项目进行如下设置：

PROGRAM   := hello      # 设置运行程序名

SRCDIRS   := .          # 源程序位于当前目录下

SRCEXTS   := .c .cxx    # 源程序文件有 .c 和 .cxx 两种类型

CFLAGS    := -g         # 为 C 目标程序包含 GDB 可用的调试信息

CXXFLAGS  := -g         # 为 C++ 目标程序包含 GDB 可用的调试信息　

　　由于这个简单的程序只使用了 C 标准库的函数（puts），所以对于 CFLAGS 和 CXXFLAGS 没有过多的要求，LDFLAGS 和 CPPFLAGS 选项也无需设置。

　　经过上面的设置之后，执行 make 命令就可以编译程序了。如果没有错误出现的话，./hello  就可以运行程序了。

　　如果修改了源程序的话，可以看到只有和修改有关的源文件被编译。也可以再为程序添加新的源文件，只要它们的扩展名是已经在 Makefile 中设置过的，那么就没有必要修改　Makefile。

例二　GTK+ 版 Hello World 程序

　　这个 GTK+ 2.0 版的 Hello World 程序可以从下面的网址上得到：http://www.gtk.org/tutorial/c58.html#SEC-HELLOWORLD。当然，要编译 GTK+ 程序，还需要你的系统上已经安装好了 GTK+。 
　　跟第一个例子一样，单独创建一个新的目录，把上面网页中提供的程序保存为 main.c 文件。对 Makefile 做如下设置： 
PROGRAM   := hello      # 设置运行程序名
SRCDIRS   := .          # 源程序位于当前目录下
SRCEXTS   := .c         # 源程序文件只有 .c 一种类

CFLAGS    := `pkg-config --cflags gtk+-2.0`  # CFLAGS
LDFLAGS   := `pkg-config --libs gtk+-2.0`    # LDFLAGS

这是一个 C 程序，所以 CXXFLAGS 没有必要设置——即使被设置了也不会被使用。 
编译和连接 GTK+ 库所需要的 CFLAGS 和 LDFLAGS 由 pkg-config 程序自动产生。 
现在就可以运行 make 命令编译、./hello 执行这个 GTK+ 程序了。