工程目錄

假如我們有以下目錄結構：

.
├── inc
│   ├── add.h
│   └── sub.h
├── main.c
└── src
    ├── add.c
    └── sub.c

文件中的內容如下：

//main.c
#include 
#include "add.h"
#include "sub.h"

int main()
{
    int x = 9;
    printf("x = %d\\\\\\\\\\\\\\\\n", add_one(x));
    printf("x = %d\\\\\\\\\\\\\\\\n", sub_one(x));
    return 0;
}

//add.h
int add_one(int x);

//add.c
int add_one(int x)
{
    return x + 1;
}

//sub.h
int sub_one(int x);

//sub.c
int sub_one(int x)
{
    return x - 1;
}

對于上述這樣的多.c文件，又不在同一個目錄下的大型工程中，借助makefile可以來減輕工作任務

(上述是一個很小很小的工程)

準備工作

在使用gcc 將 源文件 main.c編譯成 可執行目標程序 總共需要4步：

平常在編譯項目時，預處理與編譯器這兩步會省略，是先將源文件 .c 編譯成 .o 文件，然后再鏈接 .o 文件

gcc -c main.c -o main.o
gcc main.o -o main.exe/main.out

編寫Makefile

接下來會一步一步的編寫一個Makefile文件，這個文件可以適配于大部分C/C++工程，讓我們開始吧！

1. 定義可執行文件名、GCC類型

先定義一個最終可執行文件名的變量：

TARGET = main

變量值可以隨意定義。

gcc分為很多種，常見的有：gcc、arm-linux-gcc、arm-none-eabi-gcc等等，所以為了Makefile適配更多的C/C++項目，可以將編譯器定義一個變量，這后續更改起來很方便。我這里使用的gcc：

CC = gcc

2. 中間文件的路徑的變量

由前文可知，在編譯過程中會編譯出很多的 .o 文件，一般將這些編譯過程中產生的文件單獨放到一個文件夾下，文件夾的名字大多叫做 build ，定義一個變量 BUILD_DIR 該變量的值就是build，用來存放中間產物，在后續編譯過程中會用到:

BUILD_DIR = build

3、.c 源文件的路徑

事先需要將工程中所用到的源文件 .c 的路徑，這樣在后續中就可直接得到 .c 文件，定義一個變量 SRC_DIR 來存放源文件 .c 的路徑

SRC_DIR =     \\\\\\\\\\\\\\\\
	./    \\\\\\\\\\\\\\\\
	./src

4、 頭文件的路徑

接著得到所有用到的頭文件路徑：

INC_DIR = \\\\\\\\\\\\\\\\
	./inc

這gcc選項中有這個參數 -I 是告訴編譯器頭文件的路徑，在后續中會使用Makefile的一個函數為每個頭文件路徑添加 -I 。

5、為頭文件路徑添加 -I

當所引用的頭文件與源文件不在同一級目錄下時需要添加 -I 選項指定頭文件路徑，在第四步中已經獲取到頭文件的路徑，下面借助一個Makefile中的一個函數在每個頭文件前面添加 -I

首先看一下函數 patsubst 的介紹。

$(patsubst ,,)

• 名稱：模式字符串替換函數。

• 功能：查找 中的單詞（單詞以“空格”、“Tab”或“回車”“換行”分隔）是否符合模式 ，如果匹配的話，則以 替換。這里， 可以包括通配符 % ，表示任意長度的字串。如果 中也包含 % ，那么， 中的這個 % 將是 中的那個 % 所代表的字串。（可以用 **** 來轉義，以 % 來表示真實含義的 % 字符）

• 返回：函數返回被替換過后的字符串。

• 示例：

  $(patsubst %.c, %.o, x.c.c bar.c)
  

  把字串 x.c.c、bar.c 符合模式 %.c 的單詞替換成 %.o ，返回結果是 x.c.o bar.o-

定義一個變量 INCLUDE

INCLUDE	= $(patsubst %, -I %, $(INC_DIR))

這樣就會在每個頭文件路徑前加入 -I 了。

6、得到帶路徑的源文件

在第三步中，我們得到了 .c 文件的存放路徑，這一步我們得到帶有路徑的 .c 文件，簡單來說就是，假如在src目錄下有一個foo.c的文件，在第3步中只得到了 src 這個目錄，這一步得到的是 src/foo.c 。

得到目錄下的 .c 文件需要用到Makefile中的兩個函數，foreach函數 、wildcard 函數

1、wildcard 函數

$(wildcard PATTERN...)

在Makefile中，它被展開為已經存在的、使用空格分開的、匹配此模式的所有文件列表

2、foreach函數

$(foreach < var >,< list >,< text >)

這個函數的意思是，把參數 中的單詞逐一取出放到參數 所指定的變量中，然后再執行 所包含的表達式。每一次 會返回一個字符串，循環過程中， 的所返回的每個字符串會以空格分隔，最后當整個循環結束時， 所返回的每個字符串所組成的整個字符串（以空格分隔）將會是foreach函數的返回值。

所以， 最好是一個變量名，\\ 可以是一個表達式，而 中一般會使用 這個參數來依次枚舉 中的單詞。

舉個例子：

names := a b c d
files := $(foreach n,$(names),$(n).o)

上面的例子中， (name) 中的單詞會被挨個取出，并存到變量 n 中， (n).o 每次根據 **(n) 計算出一個值，這些值以空格分隔，最后作為foreach函數的返回，所以， **(files) 的值是 a.o b.o c.o d.o 。

使用這兩個函數得到帶路徑的 .c 文件

CFILES := $(foreach dir, $(SRC_DIR), $(wildcard $(dir)/*.c))

7. 得到不帶路徑的 .c 文件

在上一步中我們得到了帶路徑的 .c 文件，這步借助Makefile中的函數 notdir 將路勁去除，得到 "真正的.c"

notdir 函數

$(notdir

• 名稱：取文件函數——notdir。
• 功能：從文件名序列 中取出非目錄部分。非目錄部分是指最後一個反斜杠（ / ）之后的部分。
• 返回：返回文件名序列 的非目錄部分。
• 示例:

  $(notdir src/foo.c hacks)
  

返回值是 foo.c hacks 。

定義一個變量 CFILENDIR 來存放不帶路徑的 .c 文件：

CFILENDIR := $(notdir  $(CFILES))

8. 將工程中的.c 文件替換成 ./build 目錄下對應的目標文件 .o

這一步只是簡單的字符串進行替換，對原文件不進行任何操作。我們可以先寫一個偽目標，打印一下變量 CFILENDIR 的內容

# 打印結束后可以刪除
print:
	@echo $(CFILENDIR)

使用 make 查看一下輸出結果，會得到字符串：main.c add.c sub.c

在前面講過編譯時會在 build 目錄下得到.o文件，這個.o 文件就是由.c文件生成的，因此 main.c add.c sub.c 會對應于 build 目錄下的 main.o add.o sub.o

由于現在不是編譯階段，我們只對字符串進行個簡單的替換操作，定義一個變量 COBJS 用來存放目錄 build 下的 .o 文件

COBJS = $(patsubst %, ./$(BUILD_DIR)/%, $(patsubst %.c, %.o, $(CFILENDIR)))

此時變量 COBJS 的值就是：./build/main.o ./build/add.o ./build/sub.o

到目前為止已經得到了工程中的源文件 CFILENDIR 、可重定位目標文件 COBJS 以及帶有 -I 前綴的頭文件路徑 INCLUDE ，注意，到目前為止我們操作的只是字符串而已，還未對源文件做任何操作。

9、搜索源文件

在我們這個工程中，有兩個目錄下存放著 .c 文件，當make需要去找尋文件的依賴關系時，可以使用變量 VPATH 讓make在自動在這兩個目錄中去找依賴文件。

VPATH = $(SRC_DIR)

10、生成可重定位目標文件(編譯階段)

$(COBJS) : $(BUILD_DIR)/%.o : %.c
	@mkdir -p $(BUILD_DIR)
	$(CC) $(INCLUDE) -c -o $@ $

會將源文件 .c 編譯成可重定位目標文件 .o

11、鏈接 .o 文件

此步驟是最后一步，將所有的 .o 文件鏈接成可執行程序

可執行文件可以生成到指定的目錄下，我這里生成到了 build 目錄下

$(BUILD_DIR)/$(TARGET).exe : $(COBJS)
	$(CC) -o $@ $^

此時，Makefile 已經編寫完成。

當執行make 時，發現并不是預期的目標，只執行了一句指令：

gcc  -I ./inc -c -o build/main.o main.c

這是因為make會一層又一層地去找文件的依賴關系，直到最終編譯出第一個目標文件，如是依賴存在編譯成功后就會退出執行，若是沒有找到依賴，則會報錯并退出。

當想達到預期的目標，共有兩種辦法：

第一種：將目標**(BUILD_DIR)/**(TARGET).exe 寫在目標 $(COBJS) 的前面，這樣就可以達到預期的結果了。

第二種：使用關鍵字 all ，寫在關鍵字 all 后面的目標都會執行一次，直到所有目標執行完成，或者某個目標不成立。

此時，再執行make,就能得到預期的結果了

12、清理目標

make編譯之后會在工程中多出很多目標文件*.o，可以寫一個目標 clean 用來刪除工程中的目標文件

clean:
	rm -rf $(BUILD_DIR)

Makefile全部內容：

# 可執行文件名
TARGET = main

# gcc類型
CC = gcc

# 存放中間文件的路徑
BUILD_DIR = build

#存放.c 源文件的文件夾
SRC_DIR = \\\\\\\\\\\\\\\\
	./    \\\\\\\\\\\\\\\\
	./src

# 存放頭文件的文件夾
INC_DIR = \\\\\\\\\\\\\\\\
	./inc

# 在頭文件路徑前面加入-I
INCLUDE	= $(patsubst %, -I %, $(INC_DIR))

# 得到帶路徑的 .c 文件
CFILES := $(foreach dir, $(SRC_DIR), $(wildcard $(dir)/*.c))

# 得到不帶路徑的 .c 文件
CFILENDIR := $(notdir  $(CFILES))

# 將工程中的.c 文件替換成 ./build 目錄下對應的目標文件 .o
COBJS = $(patsubst %, ./$(BUILD_DIR)/%, $(patsubst %.c, %.o, $(CFILENDIR)))

# make 自動在源文件目錄下搜索 .c 文件
VPATH = $(SRC_DIR)

$(BUILD_DIR)/$(TARGET).exe : $(COBJS)
	$(CC) -o $@ $^

$(COBJS) : $(BUILD_DIR)/%.o : %.c
	@mkdir -p $(BUILD_DIR)
	$(CC) $(INCLUDE) -c -o $@ $ 

clean:
	rm -rf $(BUILD_DIR)

至此，Makefile通用模板已經編寫完成，文章中若有錯誤的地方請在評論區指出。

審核編輯：湯梓紅