[size=5]C/C++ 通用 Makefile[/size]
[color=green]Generic Makefile for C/C++ Program[/color]
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Keywords: Makefile, make, Generic, C/C++
Author: whyglinux (whyglinux AT hotmail DOT com)
Date: 2006-03-04
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本文提供了一個用于對 C/C++ 程序進行編譯和連接以產(chǎn)生可執(zhí)行程序的通用 Makefile。
在使用 Makefile 之前，只需對它進行一些簡單的設(shè)置即可；而且一經(jīng)設(shè)置，即使以后對源程序文件有所增減一般也不再需要改動 Makefile。因此，即便是一個沒有學習過 Makefile 書寫規(guī)則的人，也可以為自己的 C/C++ 程序快速建立一個可工作的 Makefile。
這個 Makefile 可以在 GNU Make 和 GCC 編譯器下正常工作。但是不能保證對于其它版本的 Make 和編譯器也能正常工作。
如果你發(fā)現(xiàn)了本文中的錯誤，或者對本文有什么感想或建議，可通過 whyglinux AT hotmail DOT com 郵箱和作者聯(lián)系。
此 Makefile 的使用方法如下：
[list=1][*]程序目錄的組織
盡量將自己的源程序集中在一個目錄中，并且把 Makefile 和源程序放在一起，這樣用起來比較方便。當然，也可以將源程序分類存放在不同的目錄中。
在程序目錄中創(chuàng)建一個名為 Makefile 的文本文件，將后面列出的 Makefile 的內(nèi)容復(fù)制到這個文件中。（注意：在復(fù)制的過程中，Makfile 中各命令前面的 Tab 字符有可能被轉(zhuǎn)換成若干個空格。這種情況下需要把 Makefile 命令前面的這些空格替換為一個 Tab。）
將當前工作目錄切換到 Makefile 所在的目錄。目前，這個 Makefile 只支持在當前目錄中的調(diào)用，不支持當前目錄和 Makefile 所在的路徑不是同一目錄的情況。
[*]指定可執(zhí)行文件
程序編譯和連接成功后產(chǎn)生的可執(zhí)行文件在 Makefile 中的 PROGRAM 變量中設(shè)定。這一項不能為空。為自己程序的可執(zhí)行文件起一個有意義的名子吧。
[*]指定源程序
要編譯的源程序由其所在的路徑和文件的擴展名兩項來確定。由于頭文件是通過包含來使用的，所以在這里說的源程序不應(yīng)包含頭文件。
程序所在的路徑在 SRCDIRS 中設(shè)定。如果源程序分布在不同的目錄中，那么需要在 SRCDIRS 中一一指定，并且路徑名之間用空格分隔。
在 SRCEXTS 中指定程序中使用的文件類型。C/C++ 程序的擴展名一般有比較固定的幾種形式：.c、.C、.cc、.cpp、.CPP、.c++、.cp、或者.cxx（參見 man gcc）。擴展名決定了程序是 C 還是 C++ 程序：.c 是 C 程序，其它擴展名表示 C++ 程序。一般固定使用其中的一種擴展名即可。但是也有可能需要使用多種擴展名，這可以在 SOURCE_EXT 中一一指定，各個擴展名之間用空格分隔。
雖然并不常用，但是 C 程序也可以被作為 C++ 程序編譯。這可以通過在 Makefile 中設(shè)置 CC = $(CXX) 和 CFLAGS = $(CXXFLAGS) 兩項即可實現(xiàn)。
這個 Makefile 支持 C、C++ 以及 C/C++ 混合三種編譯方式：
[list][*]如果只指定 .c 擴展名，那么這是一個 C 程序，用 $(CC) 表示的編譯命令進行編譯和連接。
[*]如果指定的是除 .c 之外的其它擴展名（如 .cc、.cpp、.cxx 等），那么這是一個 C++ 程序，用 $(CXX) 進行編譯和連接。
[*]如果既指定了 .c，又指定了其它 C++ 擴展名，那么這是 C/C++ 混合程序，將用 $(CC) 編譯其中的 C 程序，用 $(CXX) 編譯其中的 C++ 程序，最后再用 $(CXX) 連接程序。
[/list]
這些工作都是 make 根據(jù)在 Makefile 中提供的程序文件類型（擴展名）自動判斷進行的，不需要用戶干預(yù)。
[*]指定編譯選項
編譯選項由三部分組成：預(yù)處理選項、編譯選項以及連接選項，分別由 CPPFLAGS、CFLAGS與CXXFLAGS、LDFLAGS 指定。
CPPFLAGS 選項可參考 C 預(yù)處理命令 cpp 的說明，但是注意不能包含 -M 以及和 -M 有關(guān)的選項。如果是 C/C++ 混合編程，也可以在這里設(shè)置 C/C++ 的一些共同的編譯選項。
CFLAGS 和 CXXFLAGS 兩個變量通常用來指定編譯選項。前者僅僅用于指定 C 程序的編譯選項，后者僅僅用于指定 C++ 程序的編譯選項。其實也可以在兩個變量中指定一些預(yù)處理選項（即一些本來應(yīng)該放在 CPPFLAGS 中的選項），和 CPPFLAGS 并沒有明確的界限。
連接選項在 LDFLAGS 中指定。如果只使用 C/C++ 標準庫，一般沒有必要設(shè)置。如果使用了非標準庫，應(yīng)該在這里指定連接需要的選項，如庫所在的路徑、庫名以及其它聯(lián)接選項。
現(xiàn)在的庫一般都提供了一個相應(yīng)的 .pc 文件來記錄使用庫所需要的預(yù)編譯選項、編譯選項和連接選項等信息，通過 pkg-config 可以動態(tài)提取這些選項。與由用戶顯式指定各個選項相比，使用 pkg-config 來訪問庫提供的選項更方便、更具通用性。在后面可以看到一個 GTK+ 程序的例子，其編譯和連接選項的指定就是用 pkg-config 實現(xiàn)的。
[*]編譯和連接
上面的各項設(shè)置好之后保存 Makefile 文件。執(zhí)行 make 命令，程序就開始編譯了。
命令 make 會根據(jù) Makefile 中設(shè)置好的路徑和文件類型搜索源程序文件，然后根據(jù)文件的類型調(diào)用相應(yīng)的編譯命令、使用相應(yīng)的編譯選項對程序進行編譯。
編譯成功之后程序的連接會自動進行。如果沒有錯誤的話最終會產(chǎn)生程序的可執(zhí)行文件。
注意：在對程序編譯之后，會產(chǎn)生和源程序文件一一對應(yīng)的 .d 文件。這是表示依賴關(guān)系的文件，通過它們 make 決定在源程序文件變動之后要進行哪些更新。為每一個源程序文件建立相應(yīng)的 .d 文件這也是 GNU Make 推薦的方式。
[*]Makefile 目標（Targets）
下面是關(guān)于這個 Makefile 提供的目標以及它所完成的功能：
[list][*]make
編譯和連接程序。相當于 make all。
[*]make objs
僅僅編譯程序產(chǎn)生 .o 目標文件，不進行連接（一般很少單獨使用）。
[*]make clean
刪除編譯產(chǎn)生的目標文件和依賴文件。
[*]make cleanall
刪除目標文件、依賴文件以及可執(zhí)行文件。
[*]make rebuild
重新編譯和連接程序。相當于 make clean && make all。
[/list][/list]
關(guān)于這個 Makefile 的實現(xiàn)原理不準備詳細解釋了。如果有興趣的話，可參考文末列出的“參考資料”。
Makefile 的內(nèi)容如下：
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#
# Generic Makefile for C/C++ Program
#
# Author: whyglinux (whyglinux AT hotmail DOT com)
# Date: 2006/03/04
# Description:
# The makefile searches in <SRCDIRS> directories for the source files
# with extensions specified in <SOURCE_EXT>, then compiles the sources
# and finally produces the <PROGRAM>, the executable file, by linking
# the objectives.
# Usage:
# $ make compile and link the program.
# $ make objs compile only (no linking. Rarely used).
# $ make clean clean the objectives and dependencies.
# $ make cleanall clean the objectives, dependencies and executable.
# $ make rebuild rebuild the program. The same as make clean && make all.
#==============================================================================
## Customizing Section: adjust the following if necessary.
##=============================================================================
# The executable file name.
# It must be specified.
# PROGRAM := a.out # the executable name
PROGRAM :=
# The directories in which source files reside.
# At least one path should be specified.
# SRCDIRS := . # current directory
SRCDIRS :=
# The source file types (headers excluded).
# At least one type should be specified.
# The valid suffixes are among of .c, .C, .cc, .cpp, .CPP, .c++, .cp, or .cxx.
# SRCEXTS := .c # C program
# SRCEXTS := .cpp # C++ program
# SRCEXTS := .c .cpp # C/C++ program
SRCEXTS :=
# The flags used by the cpp (man cpp for more).
# CPPFLAGS := -Wall -Werror # show all warnings and take them as errors
CPPFLAGS :=
# The compiling flags used only for C.
# If it is a C++ program, no need to set these flags.
# If it is a C and C++ merging program, set these flags for the C parts.
CFLAGS :=
CFLAGS +=
# The compiling flags used only for C++.
# If it is a C program, no need to set these flags.
# If it is a C and C++ merging program, set these flags for the C++ parts.
CXXFLAGS :=
CXXFLAGS +=
# The library and the link options ( C and C++ common).
LDFLAGS :=
LDFLAGS +=
## Implict Section: change the following only when necessary.
##=============================================================================
# The C program compiler. Uncomment it to specify yours explicitly.
#CC = gcc
# The C++ program compiler. Uncomment it to specify yours explicitly.
#CXX = g++
# Uncomment the 2 lines to compile C programs as C++ ones.
#CC = $(CXX)
#CFLAGS = $(CXXFLAGS)
# The command used to delete file.
#RM = rm -f
## Stable Section: usually no need to be changed. But you can add more.
##=============================================================================
SHELL = /bin/sh
SOURCES = $(foreach d,$(SRCDIRS),$(wildcard $(addprefix $(d)/*,$(SRCEXTS))))
OBJS = $(foreach x,$(SRCEXTS), \
$(patsubst %$(x),%.o,$(filter %$(x),$(SOURCES))))
DEPS = $(patsubst %.o,%.d,$(OBJS))
.PHONY : all objs clean cleanall rebuild
all : $(PROGRAM)
# Rules for creating the dependency files (.d).
#---------------------------------------------------
%.d : %.c
@$(CC) -MM -MD $(CFLAGS) $<
%.d : %.C
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
%.d : %.cc
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
%.d : %.cpp
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
%.d : %.CPP
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
%.d : %.c++
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
%.d : %.cp
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
%.d : %.cxx
@$(CC) -MM -MD $(CXXFLAGS) $<
# Rules for producing the objects.
#---------------------------------------------------
objs : $(OBJS)
%.o : %.c
$(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) $<
%.o : %.C
$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
%.o : %.cc
$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
%.o : %.cpp
$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
%.o : %.CPP
$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
%.o : %.c++
$(CXX -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
%.o : %.cp
$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
%.o : %.cxx
$(CXX) -c $(CPPFLAGS) $(CXXFLAGS) $<
# Rules for producing the executable.
#----------------------------------------------
$(PROGRAM) : $(OBJS)
ifeq ($(strip $(SRCEXTS)), .c) # C file
$(CC) -o $(PROGRAM) $(OBJS) $(LDFLAGS)
else # C++ file
$(CXX) -o $(PROGRAM) $(OBJS) $(LDFLAGS)
endif
-include $(DEPS)
rebuild: clean all
clean :
@$(RM) *.o *.d
cleanall: clean
@$(RM) $(PROGRAM) $(PROGRAM).exe
### End of the Makefile ## Suggestions are welcome ## All rights reserved ###
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下面提供兩個例子來具體說明上面 Makefile 的用法。
[color=darkred]例一 Hello World 程序[/color]
這個程序的功能是輸出 Hello, world! 這樣一行文字。由 hello.h、hello.c、main.cxx 三個文件組成。前兩個文件是 C 程序，后一個是 C++ 程序，因此這是一個 C 和 C++ 混編程序。
/* 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;
}
建立一個新的目錄，然后把這三個文件拷貝到目錄中，也把 Makefile 文件拷貝到目錄中。之后，對 Makefile 的相關(guān)項目進行如下設(shè)置：
PROGRAM := hello # 設(shè)置運行程序名
SRCDIRS := . # 源程序位于當前目錄下
SRCEXTS := .c .cxx # 源程序文件有 .c 和 .cxx 兩種類型
CFLAGS := -g # 為 C 目標程序包含 GDB 可用的調(diào)試信息
CXXFLAGS := -g # 為 C++ 目標程序包含 GDB 可用的調(diào)試信息
由于這個簡單的程序只使用了 C 標準庫的函數(shù)（puts），所以對于 CFLAGS 和 CXXFLAGS 沒有過多的要求，LDFLAGS 和 CPPFLAGS 選項也無需設(shè)置。
經(jīng)過上面的設(shè)置之后，執(zhí)行 make 命令就可以編譯程序了。如果沒有錯誤出現(xiàn)的話，./hello 就可以運行程序了。
如果修改了源程序的話，可以看到只有和修改有關(guān)的源文件被編譯。也可以再為程序添加新的源文件，只要它們的擴展名是已經(jīng)在 Makefile 中設(shè)置過的，那么就沒有必要修改 Makefile。
[color=darkred]例二 GTK+ 版 Hello World 程序[/color]
這個 GTK+ 2.0 版的 Hello World 程序可以從下面的網(wǎng)址上得到：http://www.gtk.org/tutorial/c58.html#SEC-HELLOWORLD。當然，要編譯 GTK+ 程序，還需要你的系統(tǒng)上已經(jīng)安裝好了 GTK+。
跟第一個例子一樣，單獨創(chuàng)建一個新的目錄，把上面網(wǎng)頁中提供的程序保存為 main.c 文件。對 Makefile 做如下設(shè)置：
PROGRAM := hello # 設(shè)置運行程序名
SRCDIRS := . # 源程序位于當前目錄下
SRCEXTS := .c # 源程序文件只有 .c 一種類型
CFLAGS := `pkg-config --cflags gtk+-2.0` # CFLAGS
LDFLAGS := `pkg-config --libs gtk+-2.0` # LDFLAGS
這是一個 C 程序，所以 CXXFLAGS 沒有必要設(shè)置——即使被設(shè)置了也不會被使用。
編譯和連接 GTK+ 庫所需要的 CFLAGS 和 LDFLAGS 由 pkg-config 程序自動產(chǎn)生。
現(xiàn)在就可以運行 make 命令編譯、./hello 執(zhí)行這個 GTK+ 程序了。
參考資料：
[list=1][*]Multi-file projects and the GNU Make utility
Author: George Foot
http://www.elitecoders.de/mags/cscene/CS2/CS2-10.html
[*]GNU Make Manual
http://www.gnu.org/software/make/manual/
[/list]
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# Copyright (c) 1997 George Foot (george.foot@merton.ox.ac.uk)
# All rights reserved.
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#目標（可執(zhí)行文檔）名稱，庫（譬如stdcx,iostr,mysql等），頭文件路徑
DESTINATION := test
LIBS :=
INCLUDES := .
RM := rm -f
#C,CC或CPP文件的后綴
PS=cpp
# GNU Make的隱含變量定義
CC=g++
CPPFLAGS = -g -Wall -O3 -march=i486
CPPFLAGS += $(addprefix -I,$(INCLUDES))
CPPFLAGS += -MMD
#以下部分無需修改
SOURCE := $(wildcard *.$(PS))
OBJS := $(patsubst %.$(PS),%.o,$(SOURCE))
DEPS := $(patsubst %.o,%.d,$(OBJS))
MISSING_DEPS := $(filter-out $(wildcard $(DEPS)),$(DEPS))
MISSING_DEPS_SOURCES := $(wildcard $(patsubst %.d,%.$(PS),$(MISSING_DEPS)))
.PHONY : all deps objs clean rebuild
all : $(DESTINATION)
deps : $(DEPS)
$(CC) -MM -MMD $(SOURCE)
objs : $(OBJS)
clean :
@$(RM) *.o
@$(RM) *.d
@$(RM) $(DESTINATION)
rebuild: clean all
ifneq ($(MISSING_DEPS),)
$(MISSING_DEPS) :
@$(RM) $(patsubst %.d,%.o,$@)
endif
-include $(DEPS)
$(DESTINATION) : $(OBJS)
$(CC) -o $(DESTINATION) $(OBJS) $(addprefix -l,$(LIBS))
#結(jié)束
- 原作者是Gorge Foot，寫這個Makefile的時候還是一個學生
- ":="賦值，和"="不同的是，":="在賦值的同時，會將賦值語句中所有的變量就地展開，也就是說，A:=$(B)后，B的值的改變不再影響A
- 隱含規(guī)則。GUN Make在不特別指定的情況下會使用諸如以下編譯命令：$(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -c $< -o $@，這也是為什么這個Makefile最后一個命令沒有添加$(CPPFLAGS)的原因，因為缺省是包含這個變量的
- 函數(shù)和變量很相似："$ (函數(shù)名，空格，一列由逗號分隔的參數(shù))"
- SOURCES = $(wildcard *.cpp) 列出工作目錄下文件名滿足"*.cpp"條件的文件，以空格分隔，并將列表賦給SOURCE變量
- patsubst函數(shù)：3個參數(shù)。功能是將第三個參數(shù)中的每一項（由空格分隔）符合第一個參數(shù)描述的部分替換成第二個參數(shù)制定的值
- addprefix函數(shù)：2個參數(shù)。將源串（第2個參數(shù)，由空格分隔）中的每一項添加前綴（第1個參數(shù)）
- filter-out函數(shù)：2個參數(shù)。從第二串中過濾掉包含在第一個串中的項
- $(CC) -MM -MMD $(SOURCE) : 對每個源文件生成依賴(dependence，Make通過依賴規(guī)則來判斷是否需要重新編譯某個文件)，"D"生成".d"文件，-MM表示去掉 depends里面的系統(tǒng)的頭文件(使用<>包含的頭文件)（若使用-M則全部包含，事實上，系統(tǒng)頭文件被修改的可能性極小，不需要執(zhí)行依賴檢查）
- .PHONY，不檢查后面制定各項是否存在同名文件
- ifneg...else...endif，Makefile中的條件語句
- -include $(DEPS) : 將DEPS中的文件包含進來，"-"表示忽略文件不存在的錯誤
- @$(RM) *.o : 開頭的"@"表示在Make的時候，不顯示這條命令（GNU Make缺省是顯示的)
- all : 作為第一個出現(xiàn)的目標項目，Make會將它作為主要和缺省項目("make"就表示"make all")
- deps : 只生成依賴文件(.d文件)
- objs : 為每一個源碼程序生成或更新 '.d' 文件和'.o'文件
- clean : 刪除所有'.d','.o'和可執(zhí)行文件
- rebuild : clean然后重建
- 內(nèi)部變量$@, $< $^ : 分別表示目標名(:前面的部分，比如all)，依靠列表（:后面的部分）中的第一個依靠文件，所有依靠文件
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