代碼變成可執(zhí)行文件，叫做編譯（compile）；先編譯這個(gè)，還是先編譯那個(gè)（即編譯的安排），叫做構(gòu)建（build）。

Make是最常用的構(gòu)建工具，誕生于1977年，主要用于C語(yǔ)言的項(xiàng)目。但是實(shí)際上 ，任何只要某個(gè)文件有變化，就要重新構(gòu)建的項(xiàng)目，都可以用Make構(gòu)建。

本文介紹Make命令的用法，從簡(jiǎn)單的講起，不需要任何基礎(chǔ)，只要會(huì)使用命令行，就能看懂。我的參考資料主要是Isaac Schlueter的《Makefile文件教程》和《GNU Make手冊(cè)》。

（題圖：攝于博茲賈阿達(dá)島，土耳其，2013年7月）

一、Make的概念

Make這個(gè)詞，英語(yǔ)的意思是"制作"。Make命令直接用了這個(gè)意思，就是要做出某個(gè)文件。比如，要做出文件a.txt，就可以執(zhí)行下面的命令。

$ make a.txt

但是，如果你真的輸入這條命令，它并不會(huì)起作用。因?yàn)镸ake命令本身并不知道，如何做出a.txt，需要有人告訴它，如何調(diào)用其他命令完成這個(gè)目標(biāo)。

比如，假設(shè)文件 a.txt 依賴于 b.txt 和 c.txt ，是后面兩個(gè)文件連接（cat命令）的產(chǎn)物。那么，make 需要知道下面的規(guī)則。

a.txt: b.txt c.txt
    cat b.txt c.txt > a.txt

也就是說，make a.txt 這條命令的背后，實(shí)際上分成兩步：第一步，確認(rèn) b.txt 和 c.txt 必須已經(jīng)存在，第二步使用 cat 命令 將這個(gè)兩個(gè)文件合并，輸出為新文件。

像這樣的規(guī)則，都寫在一個(gè)叫做Makefile的文件中，Make命令依賴這個(gè)文件進(jìn)行構(gòu)建。Makefile文件也可以寫為makefile， 或者用命令行參數(shù)指定為其他文件名。

$ make -f rules.txt
# 或者
$ make --file=rules.txt

上面代碼指定make命令依據(jù)rules.txt文件中的規(guī)則，進(jìn)行構(gòu)建。

總之，make只是一個(gè)根據(jù)指定的Shell命令進(jìn)行構(gòu)建的工具。它的規(guī)則很簡(jiǎn)單，你規(guī)定要構(gòu)建哪個(gè)文件、它依賴哪些源文件，當(dāng)那些文件有變動(dòng)時(shí)，如何重新構(gòu)建它。

二、Makefile文件的格式

構(gòu)建規(guī)則都寫在Makefile文件里面，要學(xué)會(huì)如何Make命令，就必須學(xué)會(huì)如何編寫Makefile文件。

2.1 概述

Makefile文件由一系列規(guī)則（rules）構(gòu)成。每條規(guī)則的形式如下。

<target> : <prerequisites> 
[tab]  <commands>

上面第一行冒號(hào)前面的部分，叫做"目標(biāo)"（target），冒號(hào)后面的部分叫做"前置條件"（prerequisites）；第二行必須由一個(gè)tab鍵起首，后面跟著"命令"（commands）。

"目標(biāo)"是必需的，不可省略；"前置條件"和"命令"都是可選的，但是兩者之中必須至少存在一個(gè)。

每條規(guī)則就明確兩件事：構(gòu)建目標(biāo)的前置條件是什么，以及如何構(gòu)建。下面就詳細(xì)講解，每條規(guī)則的這三個(gè)組成部分。

2.2 目標(biāo)（target）

一個(gè)目標(biāo)（target）就構(gòu)成一條規(guī)則。目標(biāo)通常是文件名，指明Make命令所要構(gòu)建的對(duì)象，比如上文的 a.txt 。目標(biāo)可以是一個(gè)文件名，也可以是多個(gè)文件名，之間用空格分隔。

除了文件名，目標(biāo)還可以是某個(gè)操作的名字，這稱為"偽目標(biāo)"（phony target）。

clean:
      rm *.o

上面代碼的目標(biāo)是clean，它不是文件名，而是一個(gè)操作的名字，屬于"偽目標(biāo) "，作用是刪除對(duì)象文件。

$ make  clean

但是，如果當(dāng)前目錄中，正好有一個(gè)文件叫做clean，那么這個(gè)命令不會(huì)執(zhí)行。因?yàn)镸ake發(fā)現(xiàn)clean文件已經(jīng)存在，就認(rèn)為沒有必要重新構(gòu)建了，就不會(huì)執(zhí)行指定的rm命令。

為了避免這種情況，可以明確聲明clean是"偽目標(biāo)"，寫法如下。

.PHONY: clean
clean:
        rm *.o temp

聲明clean是"偽目標(biāo)"之后，make就不會(huì)去檢查是否存在一個(gè)叫做clean的文件，而是每次運(yùn)行都執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令。像.PHONY這樣的內(nèi)置目標(biāo)名還有不少，可以查看手冊(cè)。

如果Make命令運(yùn)行時(shí)沒有指定目標(biāo)，默認(rèn)會(huì)執(zhí)行Makefile文件的第一個(gè)目標(biāo)。

$ make

上面代碼執(zhí)行Makefile文件的第一個(gè)目標(biāo)。

2.3 前置條件（prerequisites）

前置條件通常是一組文件名，之間用空格分隔。它指定了"目標(biāo)"是否重新構(gòu)建的判斷標(biāo)準(zhǔn)：只要有一個(gè)前置文件不存在，或者有過更新（前置文件的last-modification時(shí)間戳比目標(biāo)的時(shí)間戳新），"目標(biāo)"就需要重新構(gòu)建。

result.txt: source.txt
    cp source.txt result.txt

上面代碼中，構(gòu)建 result.txt 的前置條件是 source.txt 。如果當(dāng)前目錄中，source.txt 已經(jīng)存在，那么make result.txt可以正常運(yùn)行，否則必須再寫一條規(guī)則，來生成 source.txt 。

source.txt:
    echo "this is the source" > source.txt

上面代碼中，source.txt后面沒有前置條件，就意味著它跟其他文件都無關(guān)，只要這個(gè)文件還不存在，每次調(diào)用make source.txt，它都會(huì)生成。

$ make result.txt
$ make result.txt

上面命令連續(xù)執(zhí)行兩次make result.txt。第一次執(zhí)行會(huì)先新建 source.txt，然后再新建 result.txt。第二次執(zhí)行，Make發(fā)現(xiàn) source.txt 沒有變動(dòng)（時(shí)間戳晚于 result.txt），就不會(huì)執(zhí)行任何操作，result.txt 也不會(huì)重新生成。

如果需要生成多個(gè)文件，往往采用下面的寫法。

source: file1 file2 file3

上面代碼中，source 是一個(gè)偽目標(biāo)，只有三個(gè)前置文件，沒有任何對(duì)應(yīng)的命令。

$ make source

執(zhí)行make source命令后，就會(huì)一次性生成 file1，file2，file3 三個(gè)文件。這比下面的寫法要方便很多。

$ make file1
$ make file2
$ make file3

2.4 命令（commands）

命令（commands）表示如何更新目標(biāo)文件，由一行或多行的Shell命令組成。它是構(gòu)建"目標(biāo)"的具體指令，它的運(yùn)行結(jié)果通常就是生成目標(biāo)文件。

每行命令之前必須有一個(gè)tab鍵。如果想用其他鍵，可以用內(nèi)置變量.RECIPEPREFIX聲明。

.RECIPEPREFIX = >
all:
> echo Hello, world

上面代碼用.RECIPEPREFIX指定，大于號(hào)（>）替代tab鍵。所以，每一行命令的起首變成了大于號(hào)，而不是tab鍵。

需要注意的是，每行命令在一個(gè)單獨(dú)的shell中執(zhí)行。這些Shell之間沒有繼承關(guān)系。

var-lost:
    export foo=bar
    echo "foo=[$$foo]"

上面代碼執(zhí)行后（make var-lost），取不到foo的值。因?yàn)閮尚忻钤趦蓚€(gè)不同的進(jìn)程執(zhí)行。一個(gè)解決辦法是將兩行命令寫在一行，中間用分號(hào)分隔。

var-kept:
    export foo=bar; echo "foo=[$$foo]"

另一個(gè)解決辦法是在換行符前加反斜杠轉(zhuǎn)義。

var-kept:
    export foo=bar;     echo "foo=[$$foo]"

最后一個(gè)方法是加上.ONESHELL:命令。

.ONESHELL:
var-kept:
    export foo=bar; 
    echo "foo=[$$foo]"

三、Makefile文件的語(yǔ)法

3.1 注釋

井號(hào)（#）在Makefile中表示注釋。

# 這是注釋
result.txt: source.txt
    # 這是注釋
    cp source.txt result.txt # 這也是注釋

3.2 回聲（echoing）

正常情況下，make會(huì)打印每條命令，然后再執(zhí)行，這就叫做回聲（echoing）。

test:
    # 這是測(cè)試

執(zhí)行上面的規(guī)則，會(huì)得到下面的結(jié)果。

$ make test
# 這是測(cè)試

在命令的前面加上@，就可以關(guān)閉回聲。

test:
    @# 這是測(cè)試

現(xiàn)在再執(zhí)行make test，就不會(huì)有任何輸出。

由于在構(gòu)建過程中，需要了解當(dāng)前在執(zhí)行哪條命令，所以通常只在注釋和純顯示的echo命令前面加上@。

test:
    @# 這是測(cè)試
    @echo TODO

3.3 通配符

通配符（wildcard）用來指定一組符合條件的文件名。Makefile 的通配符與 Bash 一致，主要有星號(hào)（*）、問號(hào)（？）和 [...] 。比如， *.o 表示所有后綴名為o的文件。

clean:
        rm -f *.o

3.4 模式匹配

Make命令允許對(duì)文件名，進(jìn)行類似正則運(yùn)算的匹配，主要用到的匹配符是%。比如，假定當(dāng)前目錄下有 f1.c 和 f2.c 兩個(gè)源碼文件，需要將它們編譯為對(duì)應(yīng)的對(duì)象文件。

%.o: %.c

等同于下面的寫法。

f1.o: f1.c
f2.o: f2.c

使用匹配符%，可以將大量同類型的文件，只用一條規(guī)則就完成構(gòu)建。

3.5 變量和賦值符

Makefile 允許使用等號(hào)自定義變量。

txt = Hello World
test:
    @echo $(txt)

上面代碼中，變量 txt 等于 Hello World。調(diào)用時(shí)，變量需要放在 $( ) 之中。

調(diào)用Shell變量，需要在美元符號(hào)前，再加一個(gè)美元符號(hào)，這是因?yàn)镸ake命令會(huì)對(duì)美元符號(hào)轉(zhuǎn)義。

test:
    @echo $$HOME

有時(shí)，變量的值可能指向另一個(gè)變量。

v1 = $(v2)

上面代碼中，變量 v1 的值是另一個(gè)變量 v2。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，v1 的值到底在定義時(shí)擴(kuò)展（靜態(tài)擴(kuò)展），還是在運(yùn)行時(shí)擴(kuò)展（動(dòng)態(tài)擴(kuò)展）？如果 v2 的值是動(dòng)態(tài)的，這兩種擴(kuò)展方式的結(jié)果可能會(huì)差異很大。

為了解決類似問題，Makefile一共提供了四個(gè)賦值運(yùn)算符 （=、:=、？=、+=），它們的區(qū)別請(qǐng)看StackOverflow。

VARIABLE = value
# 在執(zhí)行時(shí)擴(kuò)展，允許遞歸擴(kuò)展。

VARIABLE := value
# 在定義時(shí)擴(kuò)展。

VARIABLE ?= value
# 只有在該變量為空時(shí)才設(shè)置值。

VARIABLE += value
# 將值追加到變量的尾端。

3.6 內(nèi)置變量（Implicit Variables）

Make命令提供一系列內(nèi)置變量，比如，$(CC) 指向當(dāng)前使用的編譯器，$(MAKE) 指向當(dāng)前使用的Make工具。這主要是為了跨平臺(tái)的兼容性，詳細(xì)的內(nèi)置變量清單見手冊(cè)。

output:
    $(CC) -o output input.c

3.7 自動(dòng)變量（Automatic Variables）

Make命令還提供一些自動(dòng)變量，它們的值與當(dāng)前規(guī)則有關(guān)。主要有以下幾個(gè)。

（1）$@

$@指代當(dāng)前目標(biāo)，就是Make命令當(dāng)前構(gòu)建的那個(gè)目標(biāo)。比如，make foo的 $@ 就指代foo。

a.txt b.txt: 
    touch $@

等同于下面的寫法。

a.txt:
    touch a.txt
b.txt:
    touch b.txt

（2）$<

$< 指代第一個(gè)前置條件。比如，規(guī)則為 t: p1 p2，那么$< 就指代p1。

a.txt: b.txt c.txt
    cp $< $@ 

等同于下面的寫法。

a.txt: b.txt c.txt
    cp b.txt a.txt 

（3）$?

$? 指代比目標(biāo)更新的所有前置條件，之間以空格分隔。比如，規(guī)則為 t: p1 p2，其中 p2 的時(shí)間戳比 t 新，$?就指代p2。

（4）$^

$^ 指代所有前置條件，之間以空格分隔。比如，規(guī)則為 t: p1 p2，那么 $^ 就指代 p1 p2 。

（5）$*

$* 指代匹配符 % 匹配的部分， 比如% 匹配 f1.txt 中的f1 ，$* 就表示 f1。

（6）$(@D) 和 $(@F)

$(@D) 和 $(@F) 分別指向 $@ 的目錄名和文件名。比如，$@是 src/input.c，那么$(@D) 的值為 src ，$(@F) 的值為 input.c。

（7）$(<D) 和 $(<F)

$(<D) 和 $(<F) 分別指向 $< 的目錄名和文件名。

所有的自動(dòng)變量清單，請(qǐng)看手冊(cè)。下面是自動(dòng)變量的一個(gè)例子。

dest/%.txt: src/%.txt
    @[ -d dest ] || mkdir dest
    cp $< $@

上面代碼將 src 目錄下的 txt 文件，拷貝到 dest 目錄下。首先判斷 dest 目錄是否存在，如果不存在就新建，然后，$< 指代前置文件（src/%.txt）， $@ 指代目標(biāo)文件（dest/%.txt）。

3.8 判斷和循環(huán)

Makefile使用 Bash 語(yǔ)法，完成判斷和循環(huán)。

ifeq ($(CC),gcc)
  libs=$(libs_for_gcc)
else
  libs=$(normal_libs)
endif

上面代碼判斷當(dāng)前編譯器是否 gcc ，然后指定不同的庫(kù)文件。

LIST = one two three
all:
    for i in $(LIST); do         echo $$i;     done

# 等同于

all:
    for i in one two three; do         echo $i;     done

上面代碼的運(yùn)行結(jié)果。

one
two
three

3.9 函數(shù)

Makefile 還可以使用函數(shù)，格式如下。

$(function arguments)
# 或者
${function arguments}

Makefile提供了許多內(nèi)置函數(shù)，可供調(diào)用。下面是幾個(gè)常用的內(nèi)置函數(shù)。

（1）shell 函數(shù)

shell 函數(shù)用來執(zhí)行 shell 命令

srcfiles := $(shell echo src/{00..99}.txt)

（2）wildcard 函數(shù)

wildcard 函數(shù)用來在 Makefile 中，替換 Bash 的通配符。

srcfiles := $(wildcard src/*.txt)

（3）subst 函數(shù)

subst 函數(shù)用來文本替換，格式如下。

$(subst from,to,text)

下面的例子將字符串"feet on the street"替換成"fEEt on the strEEt"。

$(subst ee,EE,feet on the street)

下面是一個(gè)稍微復(fù)雜的例子。

comma:= ,
empty:=
# space變量用兩個(gè)空變量作為標(biāo)識(shí)符，當(dāng)中是一個(gè)空格
space:= $(empty) $(empty)
foo:= a b c
bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
# bar is now `a,b,c'.

（4）patsubst函數(shù)

patsubst 函數(shù)用于模式匹配的替換，格式如下。

$(patsubst pattern,replacement,text)

下面的例子將文件名"x.c.c bar.c"，替換成"x.c.o bar.o"。

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

（5）替換后綴名

替換后綴名函數(shù)的寫法是：變量名 + 冒號(hào) + 后綴名替換規(guī)則。它實(shí)際上patsubst函數(shù)的一種簡(jiǎn)寫形式。

min: $(OUTPUT:.js=.min.js)

上面代碼的意思是，將變量OUTPUT中的后綴名 .js 全部替換成 .min.js 。

四、Makefile 的實(shí)例

（1）執(zhí)行多個(gè)目標(biāo)

.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff

cleanall : cleanobj cleandiff
        rm program

cleanobj :
        rm *.o

cleandiff :
        rm *.diff

上面代碼可以調(diào)用不同目標(biāo)，刪除不同后綴名的文件，也可以調(diào)用一個(gè)目標(biāo)（cleanall），刪除所有指定類型的文件。

（2）編譯C語(yǔ)言項(xiàng)目

edit : main.o kbd.o command.o display.o 
    cc -o edit main.o kbd.o command.o display.o

main.o : main.c defs.h
    cc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
    cc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
    cc -c command.c
display.o : display.c defs.h
    cc -c display.c

clean :
     rm edit main.o kbd.o command.o display.o

.PHONY: edit clean

今天，Make命令的介紹就到這里。下一篇文章我會(huì)介紹，如何用 Make 來構(gòu)建 Node.js 項(xiàng)目。

（完）