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makefile自动依赖和隐式规则测试，顺便探讨下通用的makefile的写法

 戴维图书馆 2016-09-27
最近编译工程的时候又用到makefile了。

以前只写过一些很简单的makefile。 形如：
test.o : test.c test.h
gcc  -g -c test.c

之类。 在文件很少的情况下，可以这样用， 但是当文件很多的时候， 这样搞会把人折腾死的。

网上有不少介绍通用makefile的文章： 
比如这篇：
说的还是很详细的。
其中最关键且最华丽丽的句子就是这句：

%.d: %.c

        @set -e; rm -f $@; /

        $(CC) -MM  $< > $@.$$$$; /

        sed 's,/($*/)/.o[ :]*,/1.o $@ : ,g' < $@.$$$$ > $@; /

        rm -f $@.$$$$


我把这些文章介绍的makefile拿到工程中实验了一下，确实好使， 但是产生了三个疑问：
1） 编译.o文件时， -g -Wall等编译选项是怎么传递给gcc的， 因为从makefile中没有看到明显的调用
2） 这些makefile都是针对源码只有 C文件的。 如果源码同时含有cpp文件该怎么办？
3） 上面几句晦涩的话到底是什么意思？？？
 

带着这几个问题， 做了一个很简单的测试程序：

一）  测试程序
这个测试程序几个文件如下：(名字不用在意， 是之前测试osip留下的余孽)
test_osip.c:
#include <stdio.h>
#include "test_osip.h"

int main(){
test1();
test2();
test3();
test4();
}
test_osip1.c:
#include <stdio.h>

int test1(){
printf("test1\n");
}
test_osip2.c:
#include <stdio.h>

int test2(){
printf("test2\n");
}
test_osip3.cpp:
#include <stdio.h>
extern "C"{
int test3(){
printf("test3\n");
}
}
test_osip4.cpp:
#include <stdio.h>
extern "C"{
int test4(){
printf("test4\n");
}
}
test_osip.h
typedef struct{
int a;
int b;
}T_TEST;

Makefile:
CC=gcc
CFLAGS= -g -Wall
CPPFLAGS= -g
LDFLAGS= -lstdc++ -lpthread
SOURCES_CPP+= \
test_osip3.cpp \
test_osip4.cpp
SOURCES_C+= \
test_osip1.c \
test_osip2.c \
test_osip.c
OBJS_CPP:=$(patsubst %.cpp,%.o, $(SOURCES_CPP))
OBJS_C:= $(patsubst %.c,%.o, $(SOURCES_C))
OBJS:= $(OBJS_CPP) $(OBJS_C)

all: main

#下面这边都是获取依赖关系 ，属于约定俗成的写法
%.d: %.c
rm -f $@;
$(CC) -MM $< > $@.1111;  
sed 's,/($*/)/.o[ :]*,/1.o $@ : ,g' < $@.1111 > $@;  
@echo "$@ $< 77777"
%.d: %.cpp
rm -f $@;
$(CC) -MM $(CFLAGS) $< > $@.1111
sed 's,/($*/)/.o[ :]*,/1.o $@ : ,g' < $@.1111 > $@
@echo "$@ $< 66666"
sinclude $(SOURCES_CPP:.cpp=.d)
sinclude $(SOURCES_C:.c=.d)

main:$(OBJS)
@echo $(SOURCES_CPP:.cpp=.d)
$(CC) $(OBJS) $(LDFLAGS) -o main 

clean:
rm -f *.o main *.d



二）  执行make之后的结果：
终端输出：
hl@hl-VirtualBox:~/linphone/test_osip_linux$ make 
rm -f test_osip.d;
gcc -MM test_osip.c > test_osip.d.1111;  
sed 's,/(test_osip/)/.o[ :]*,/1.o test_osip.d : ,g' < test_osip.d.1111 > test_osip.d;  
test_osip.d test_osip.c 77777
rm -f test_osip2.d;
gcc -MM test_osip2.c > test_osip2.d.1111;  
sed 's,/(test_osip2/)/.o[ :]*,/1.o test_osip2.d : ,g' < test_osip2.d.1111 > test_osip2.d;  
test_osip2.d test_osip2.c 77777
rm -f test_osip1.d;
gcc -MM test_osip1.c > test_osip1.d.1111;  
sed 's,/(test_osip1/)/.o[ :]*,/1.o test_osip1.d : ,g' < test_osip1.d.1111 > test_osip1.d;  
test_osip1.d test_osip1.c 77777
rm -f test_osip4.d;
gcc -MM -g -Wall test_osip4.cpp > test_osip4.d.1111
sed 's,/(test_osip4/)/.o[ :]*,/1.o test_osip4.d : ,g' < test_osip4.d.1111 > test_osip4.d
test_osip4.d test_osip4.cpp 66666
rm -f test_osip3.d;
gcc -MM -g -Wall test_osip3.cpp > test_osip3.d.1111
sed 's,/(test_osip3/)/.o[ :]*,/1.o test_osip3.d : ,g' < test_osip3.d.1111 > test_osip3.d
test_osip3.d test_osip3.cpp 66666
g++  -g  -c -o test_osip3.o test_osip3.cpp
g++  -g  -c -o test_osip4.o test_osip4.cpp
gcc -g -Wall -g  -c -o test_osip1.o test_osip1.c
test_osip1.c: In function 'test1':
test_osip1.c:5:1: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type]
gcc -g -Wall -g  -c -o test_osip2.o test_osip2.c
test_osip2.c: In function 'test2':
test_osip2.c:5:1: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type]
gcc -g -Wall -g  -c -o test_osip.o test_osip.c
test_osip.c: In function 'main':
test_osip.c:5:2: warning: implicit declaration of function 'test1' [-Wimplicit-function-declaration]
test_osip.c:6:2: warning: implicit declaration of function 'test2' [-Wimplicit-function-declaration]
test_osip.c:7:2: warning: implicit declaration of function 'test3' [-Wimplicit-function-declaration]
test_osip.c:8:2: warning: implicit declaration of function 'test4' [-Wimplicit-function-declaration]
test_osip.c:9:1: warning: control reaches end of non-void function [-Wreturn-type]
test_osip3.d test_osip4.d
gcc test_osip3.o test_osip4.o test_osip1.o test_osip2.o test_osip.o -lstdc++ -lpthread -o main 


查看所有.d 文件和 .1111文件： 
hl@hl-VirtualBox:~/linphone/test_osip_linux$ cat *.d
test_osip.o: test_osip.c test_osip.h
test_osip1.o: test_osip1.c
test_osip2.o: test_osip2.c
test_osip3.o: test_osip3.cpp
test_osip4.o: test_osip4.cpp
hl@hl-VirtualBox:~/linphone/test_osip_linux$ cat *.1111
test_osip.o: test_osip.c test_osip.h
test_osip1.o: test_osip1.c
test_osip2.o: test_osip2.c
test_osip3.o: test_osip3.cpp
test_osip4.o: test_osip4.cpp
hl@hl-VirtualBox:~/linphone/test_osip_linux$ 

三）  解释说明
为什么会是这样？
我们还要从make的工作步骤说起：
这里推荐一下 《跟我一起写 Makefile》这篇博客，博客地址：
说的非常好

make的工作步骤 
1、读入所有的Makefile。
2、读入被include的其它Makefile。
3、初始化文件中的变量。
4、推导隐晦规则，并分析所有规则。
5、为所有的目标文件创建依赖关系链。
6、根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。
7、执行生成命令。

对于我们这个makefile，其处理步骤是：
1） make看见sinclude $(SOURCES_CPP:.cpp=.d)和 sinclude $(SOURCES_C:.c=.d) 这两句之后， 就会include这些.d 文件，但是很明显， 这些文件还没有生成出来，于是make就会去找这些文件的生成规则。
$(SOURCES_CPP:.cpp=.d) 这句的的意思是把SOURCES_CPP这个变量里面所有的.cpp替换成.d，也就是
test_osip3.d test_osip4.d
2） make 发现有两个规则 %d ： %c  以及 %d ：%cpp 可以生成这些.d 文件。 于是他就去执行这些规则中的语句， 所以我们可以看见输出：
rm -f test_osip.d;
gcc -MM test_osip.c > test_osip.d.1111;  
sed 's,/(test_osip/)/.o[ :]*,/1.o test_osip.d : ,g' < test_osip.d.1111 > test_osip.d;  
test_osip.d test_osip.c 77777
解释下这几句话的意思：  首先删除.d文件， 接着把test_osip.c 的依赖关系写入到 test_osip.d.1111文件中，其次用sed 规整 test_osip.d.1111 文件，并把规整的结果写入到 test_osip.d 文件中，最后是echo的结果，可以很清楚的看到：$@是待生成文件   $<是“原料”文件  ，这两个自动化变量在makefile中经常用到
3）.d文件生成完毕之后，就会被include进来， 这样一来，相当于makefile就多了几行这样的语句
test_osip.o: test_osip.c test_osip.h
test_osip1.o: test_osip1.c
test_osip2.o: test_osip2.c
test_osip3.o: test_osip3.cpp
test_osip4.o: test_osip4.cpp
如此一来， .o文件的依赖关系也出来了。
4） 接着make就开始去寻找依赖关系了，  首先他发现生成all 需要main ；生成main 需要OBJS ， 而OBJS就是那些个.o文件， 它就会去生成.o
不过紧接着问题就来了， 我们看到这些.o文件只有依赖文件而没有生成方式，make是怎么生成他们的？
这就是make的隐式规则了：  他会去找 CC CFLAGS  CPPFLAGS 这些变量。所以我们看到
g++  -g  -c -o test_osip3.o test_osip3.cpp
g++  -g  -c -o test_osip4.o test_osip4.cpp
gcc -g -Wall -g  -c -o test_osip1.o test_osip1.c
可见对于cpp代码 ，他会用CPPFLAGS ，而对于c代码，会用 CPPFLAGS and CFLAGS  
5） 最后链接生成可执行文件

四  同时支持C和C++的通用makefile文件
既然我们已经了解了makefile的脾气， 也就可以写出通用的makefile了：

CC=gcc
CFLAGS= -g -Wall
CPPFLAGS= -g
LDFLAGS= -lstdc++ -lpthread
SOURCES_CPP+= \
test_osip3.cpp \
test_osip4.cpp
SOURCES_C+= \
test_osip1.c \
test_osip2.c \
test_osip.c
OBJS_CPP:=$(patsubst %.cpp,%.o, $(SOURCES_CPP))
OBJS_C:= $(patsubst %.c,%.o, $(SOURCES_C))
OBJS:= $(OBJS_CPP) $(OBJS_C)

all: main

#下面这边都是获取依赖关系 ，属于约定俗成的写法
#注意rm 那一行最后不要加\  . 不然的话这一句出错会导致后面的不执行
%.d: %.c
@rm -f $@;
@$(CC) -MM $< > $@.1111; \
sed 's,/($*/)/.o[ :]*,/1.o $@ : ,g' < $@.1111 > $@;  \
rm -f $@.1111

%.d: %.cpp
@rm -f $@;
@$(CC) -MM $< > $@.1111; \
sed 's,/($*/)/.o[ :]*,/1.o $@ : ,g' < $@.1111 > $@;  \
rm -f $@.1111
sinclude $(SOURCES_CPP:.cpp=.d)
sinclude $(SOURCES_C:.c=.d)

main:$(OBJS)
$(CC) $(OBJS) $(LDFLAGS) -o main 

clean:
rm -f *.o main *.d

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