【Linux探索学习】第九弹——Linux工具篇（四）：项目自动化构建工具—make/Makefile
Linux笔记：
前言：
在前面我们学习了如何用编译并执行，在现代软件开发中，构建一个项目涉及多个步骤，从编译源代码到链接库文件，再到生成最终的可执行文件。为了简化这个过程，特别是在大型项目中，自动化构建工具显得尤为重要。本文将深入探讨Linux中的一个广泛使用的自动化构建工具——Make及其配置文件Makefile。
目录
一、什么是make/Makefile
make/Makefile的本质
Make是一个自动化构建工具，它根据Makefile中的指令来自动化执行构建过程。Make的主要目的是简化复杂的构建过程，减少手动操作，从而提高开发效率。
Makefile是一个文本文件，其中包含了构建项目所需的规则和指令。一个典型的Makefile包含以下部分：
- 变量定义：用于定义编译器、编译选项等。
- 目标：需要生成的文件，如可执行文件或对象文件。
- 依赖关系：指定构建目标所依赖的源文件。
- 命令：用于生成目标的具体命令。
简单点来说make是一个命令，Makefile是当前目录下的一个文件
二、如何使用make/Makefile
使用实例
为了方便我们下面的讲解，我们这里先带大家看一下如何使用make/Makefile来实现自动化构建的功能
首先，我们要先明白为什么要有这个自动化构建工具，在我们之前的学习中，我们在编写代码的时候会经常用到gcc和删除相关的指令，每次都需要我们重新创建并删除可执行文件，这个操作比较冗余，且当工程比较大时，这种操作就会显得非常麻烦，所以就有了自动化构建工具
下面我们来看一下如何简单的使用make/Makefile
首先，我们要先在当前目录下创建一个Makefile文件
touch Makefile
然后进入这个文件中，将我们的源文件和目标文件建立依赖关系，和相关的清除语句
先来看一下我们的源文件test.c中的内容
#include<stdio.h>
2 int main()
3 {
4 printf("Hello Linux\n");
5 return 0;
6 } 
在之前我们只能通过gcc来编译得到可执行文件，运行可执行文件才能得到结果，如果test.c中的内容进行了改动，就需要重新执行上面的步骤，比较繁琐，但现在我们可以通过以下操作
在Makefile文件中写入以下内容：
mytest:test.c
gcc test.c -o mytest
clean:
rm -f mytest 
写入后保存并退出，然后执行make命令
执行后我们就可以发现我们执行了Makefile文件中的编译命令，生成了可执行文件，运行可执行文件后就可以得到我们想要的结果
当我们要删除我们得到的这个可执行文件时，需要下面的指令即可
make clean
这样我们就能删除可执行程序
思考
上面有几个小的知识点值得思考：
1、如果有多层依赖关系怎样处理？
这里的多层依赖关系指的是互相依赖，就比如在上篇我们已经讲过了可执行文件是由.o文件得来，而.o文件又依赖于.s文件，.s文件依赖于.i文件，.i文件依赖于.c文件，就这样层层依赖，才得到了最终的可执行文件，如果将这几个依赖关系都写入Makefile文件中去，其实我们可以发现它会自己处理这种多层依赖关系，即使我们的顺序写的不对
2、为什么make命令的执行结果是gcc编译？
这个其实不是一定的，make命令的功能是执行Makefile中的第一条命令，因为我们将编译的指令放在最上面，所以执行结果就是gcc编译，如果我们以下面的这种顺序写入Makefile文件：
clean:
rm -f mytest
mytest:test.c
gcc test.c -o mytest
此时我们再执行make命令的执行结果就是清除而不是编译
3、当源文件不变时，只能编译一次
我们来看这样一个现象：
当我们的源文件没有改动时，我们只能make编译一次，之后就无法再编译了，这样的原因其实是为了提高编译效率，那么make指令具体是怎么做的呢？这就牵扯到文件时间戳的问题了，下面我们详细讲解一下
三、make如何实现高效编译
make实现高效编译的原理其实就是通过比较源文件和可执行文件的修改时间，来判断是否可以再次执行，从而避免无效的执行
具体点来说就是源文件的修改时间新于可执行文件的修改时间时，就能够再次执行make命令，生成新的可执行文件
我们可以用stat指令来查看文件的时间的相关的信息
stat 文件名
stat可以查看到的信息如下：
在本篇我们需要关注到的就是这三个与时间相关的信息
Access：最近访问的时间
Modify：最近对文件内容做修改的时间
Change：最近对文件属性做修改的时间
其中我们判断是否可以再次执行比较的是源文件与可执行文件的Modify时间
就比如我们上面的test.c和可执行文件mytest
我们可以发现可执行文件mytest的Modify时间新于源文件test.c的Modify时间，所以无法执行make命令
此时我们更新一下test.c文件中的内容
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("Hello Linux\n");
printf("更新内容\n");
return 0;
} 
更新之后再来查看一下test.c和mytest的时间：
此时源文件的最新修改时间就晚于可执行文件的最新修改时间，所以make就可以执行
以上就是make实现高效编译的方式
四、使用Make的优势
- 简化构建过程：通过定义规则，开发者可以简化构建过程，只需执行
make命令。- 处理依赖关系：Make会自动处理文件之间的依赖关系，只有被修改的文件会被重新编译。
- 跨平台性：Makefile可以在多种Unix/Linux系统间共享，简化了跨平台开发。
五、多文件编译（进度条）
这个是make/Makefile进行使用的一个实例——进度条的编写，我这里对这段代码不进行讲解，感兴趣的可以看一下，本篇的重点还是上面的内容
processBar.h
#include<unistd.h>
#define Num 102
#define TOP 100
#define BODY '='
#define RIGHT '>'
void processbar(int rate);
processBar.c
const char* lable = "|/-\\";
char bar[Num];
void processbar(int rate)
{
if (rate < 0 || rate>100)
return;
int len = strlen(lable);
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", bar, rate, lable[rate % len]);
fflush(stdout);
bar[rate++] = BODY;
if (rate < 100)
bar[rate] = RIGHT;
}
test.c
int main()
{
int total = 1000;
int curr = 0;
while (curr <= total)
{
processbar(curr * 100 / total);
curr += 10;
sleep(1);
}
printf("\n");
return 0;
}
Makefile
processBar:processBar.c test.c
gcc -o $@ $^ -g
.PHONY:clean
clean:
rm -f processBar 
运行结果：
六、总结
Make和Makefile是Linux环境中进行项目自动化构建的重要工具。通过定义清晰的规则和依赖关系，开发者可以大大简化构建过程，提高工作效率。无论是简单的项目还是复杂的多模块项目，掌握Make的使用都是软件开发者必备的技能之一。
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