五、Makefile/makefile

我们写大型项目时，一般需要很多源文件，源文件会在不同的目录中的文件夹里面包含着，这样我们所有的源文件不会在一个文件中包含，用gcc -o main 所有的.c文件来编译，就很麻烦了，你需要记住所有的.c文件。这时makefile应运而生。

一、makefile概念

1. 概念： makefile它制定一系列的规则来指定，哪写文件需要先编译，哪写文件需要后编译，那些文件需要重新编译（可以自动检测哪写文件被修改了，修改了进行编译，没修改就不用重新编译了）。和windows上IDE一样。
2. 优点： makefile带来的好处就是自动化编译，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率，make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数IDE都有这个命令。

二、如何实现makefile

总结makefile文件的实现思想：就是把你需要的目标文件，.o文件，.c文件如何实现的规则（指令）按照格式写进去就可以。

（一）基础的makefile文件（生成单可执行文件）

前提：所有文件均在统一目录下。

1.格式

【】里内容是格式，（）是解释。
首先对可执行文件的生成建立规则

第一行【最后要生成的可执行文件名：需要依赖的文件(.o)】
第二行【 （Tab键）生成可执行文件的指令（gcc -o main main.o ……）】

然后对.o文件的生成建立规则：

第三行【.o文件：需要依赖的文件(.c)】
第四行【 （Tab键）生成.o文件的指令（gcc -c main.c）】

如果还有.o文件继续重复3，4行，只需改变文件名即可。
我们最后只需要一个可执行文件，所以中间的.o文件我们不需要，可以把他们删了，这个标识的作用就是这个。

第n行【clean:（一个标识，需要手动调）】
第n+1行【rm *.o main(删除.o，main文件)】

2.示例

我们写四个函数方法文件（add.c，sub.c，mux.c，div.c）一个头文件（my_math.h)，一个主函数文件（main.c)。
四个方法分别是加减乘除，内部实现很简单，我们示例除法的，其他类似：

# include "./my_math.h"
# include<stdio.h>
# include<stdlib.h>

double my_div(int a,int b)
{
    if(b==0)
    {
        printf("b==0 error\n");
        exit(0);
    }
    return (a*1.0)/b;
}

头文件里面我们声明这四个方法：

#ifndef ___MYMATH_H//防止头文件重复包含
#define __MYMATH_H

int my_add(int,int);
int my_sub(int,int);
int my_mux(int,int);
double my_div(int,int);

#endif

主函数就调用这四个方法：

# include<stdio.h>
# include<stdlib.h>
# include"./my_math.h"

int main()
{
    int a=6;
    int b=2;
    printf("a+b=%d\n",my_add(a,b));
    printf("a-b=%d\n",my_sub(a,b));
    printf("a*b=%d\n",my_mux(a,b));
    printf("a/b=%d\n",my_div(a,b));
}

多文件用gcc编译为：

gcc -o main main.c add.c div.c mux.c sub.c

一旦任何一个.c文件改变，那么就需要重新全部编译，不能只编译改变的.c文件，这就是很大的弊端。下面我们看一下makefile是怎么处理的：

main:main.o add.o div.o sub.o mux.o   //main生成所需要的.o文件
	gcc -o main main.o add.o div.o sub.o mux.o    //生成main的规则
main.o:main.c   //mian.o文件生成所需要的mian.c文件(程序员写的，所以不用声明它的规则）
	gcc -c main.c
add.o:add.c
	gcc -c add.c
div.o:div.c
	gcc -c div.c
sub.o:sub.c
	gcc -c sub.c
mux.o:mux.c
	gcc -c mux.c
clean:       //需要手动调的
	rm *.o main

这就是基本的makefile，我们make，就会自动编程程序，生成可执行文件：

这时我们查看一下现在文件夹的目录，会发现存在很多.o文件，这些我们都是不需要的，这个时候我们刚刚写的最后两行clean这个标签的作用就体现出来了。

**clean的调用：**需要我们手动调用，因为它不是文件而是一个标签，所以make无法生成它的依赖关系和决定它是否要执行，只能通过显示指定这个目标才可以 ，通过make clean//执行clean冒号后的指令。我们执行过后，.o文件就没有了。

所以当我们多个文件时要考虑makefile，就算你更改了其中一个文件的内容，也只需要make一下就好。

（二） make指令

我们可以通过上面的例子来理解一下make这个命令它干了啥，它是如何解析makefile文件的：
（1） make会在当前目录下找名字为“Makefile"或”makefile"的文件。
（2）如果找到，从文件中的第一个目标文件，上面例子中的main文件，并把这个文件作为最终的目标可执行文件。
（3）如果main不存在，或者main所依赖的后面.o文件的文件修改时间比main文件新，那么它就会执行后面所定义的命令来生成main这个文件。（这个就是makefile自动检测更新的原因）
（4）如果mian所依赖的.o文件也存在，那么make会在当前文件中找到目标文件为.o文件的依赖性，如果找到则根据那一个规则生成.o文件（类似堆栈）,就像上面的例子中，main依赖main.o add.o……，它就会先找main.o，找到main.o，发现main.o依赖main.c，然后根据规则生成main.o，其他.o文件类似，直到生成所有.o，然后生成mian。
（5）这样就生成了可执行文件main，可以运行。
这就是make的作用。

（二）基础的makefile文件（生成多个执行文件）

1.格式

我们也会经常碰到生成多个可执行文件，所以学会写生成多个可执行文件也是很必要的，格式和上面一样，就是加all:后面跟可执行文件，后面写依赖，下面不断写.o依赖的.c，规则是啥。
在开头加上：

all:ELF1 ELF2 ……
ELF1:需要依赖的.o文件
ELF2:需要依赖的.o文件
……
.o文件生成的规则
……

2.示例

我们再写个run.c(内容和mian.c差不多，我就调用了一下加减函数），那么现在需要生成run，main两个可执行文件。所以现在的makefile的内容为：

all:main run  //想生成多少就写多少
run:run.o add.o sub.o  
	gcc -o run run.o add.o sub.o
main:main.o add.o div.o sub.o mux.o
	gcc -o main main.o add.o div.o sub.o mux.o
main.o:main.c
	gcc -c main.c
run.o:run.c
	gcc -c run.c
add.o:add.c
	gcc -c add.c
div.o:div.c
	gcc -c div.c
sub.o:sub.c
	gcc -c sub.c
mux.o:mux.c
	gcc -c mux.c
clean:
	rm *.o main

我们再来运行程序：

（三）进阶的makefile格式

看了最基础的，我们理解makefile文件的原理，那么当我们熟练之后，就可以进行优化和改进了：

1.省略指令

熟练之后我们写的时候：

1. 就只用先写一行可执行文件需要依赖的.o，再将.o文件单独列出。make和我们约定好了用C编译器“cc”生成[.o]文件的规则，这就是隐含规则。
2. 不过它是通过cc编译器编译的，如果要使用gcc/g++，需要在前面加cc=gcc，或者cc=g++;
   我们还是上面的例子（单可执行文件的）

CC=gcc  //不写这个前面为cc
main:main.o add.o div.o sub.o mux.o	
main.o:
add.o:
div.o:
sub.o:
mux.o:
clean:
	rm *.o  main

2.引入变量

但是我们如果有很多.o文件时那么第一行和第二行.o文件写的会累人，这时我们考虑引入变量，变量保存所有.o文件名，这样用到的地方只用写$(变量名)，$是格式，类似宏替换。

file=xx.o xxx.o……
$(file)

为了美观，也可以用\将文件分开

file=xx.o \
xxx.o \
……

例子：

CC=gcc
file=main.o add.o div.o sub.o mux.o
main:$(file)	
$(file):

clean:
	rm *.o  main

3.解决子目录问题

上面我们说了所有的.c文件必须在同一目录下，如果不在那么基本make无法处理，会报错，那么如何处理呢：

1. 引入makefile文件中的特殊变量“VPATH”。
2. 如果没有这个变量，make就只会再当前的目录中寻找依赖文件和目标文件。
3. 如果定义了这个变量，make就会在当前目录找不到的情况下，到指定目录下去找文件。
4. VPATH使用格式：目录用”:“分割，会先搜寻当前目录，再按这个目录寻找。

VPATH=src:./header
先在当前目录，再去src和./header找

例子：
我们把加减乘除.c文件移动到MATH文件夹中，这时我们make就会出错：

这时我们引入变量VPATH，目录在当前目录和MATH下去找：

CC=gcc
file=main.o add.o div.o sub.o mux.o
VPATH=.:./MATH
main:$(file)	
$(file):

clean:
	rm *.o  main

运行正确了

4.makefile自动清理中间文件

我们上面写的基本makefile不能自动清理中间文件，为了让它自动：

1. 我们需要引入cleanobj这个可执行文件，把它和可执行文件一起写到all:后面，那么生成可执行文件后就会自动执行它。
2. 它没有依赖文件，直接写指令，可执行文件执行后就执行这个指令

rm *.o //删除所有.o文件

例子：

CC=gcc
file=main.o add.o div.o sub.o mux.o
VPATH=.:./MATH
all:main cleanobj //main执行完自动执行cleanobj
main:$(file)	
$(file):

clean: //手动调
	rm *.o  main
cleanobj://自动调
	rm *.o

中间的过程他都给我们自动删除了。

三、最简版本makefile

加油哦！^o^/。