Makefile 是用于管理项目构建过程的工具，广泛用于 C/C++ 等语言的编译。它通过定义规则和指令，自动化编译、链接等步骤，大大简化了开发者的工作。下面将详细介绍 Makefile 的基本概念、语法规则以及一些高级用法。
1. Makefile 的基本概念
Makefile 是 make 命令所读取的配置文件，包含了构建项目的规则。其主要作用是检查项目文件的依赖关系，自动执行必要的命令，从而更新目标文件。一般来说，Makefile 主要包括以下三部分内容：
目标（Target）：需要生成的文件，例如可执行文件。依赖（Dependencies）：生成目标所依赖的文件或目标。命令（Commands）：构建目标时需要执行的命令。2. Makefile 的基本语法
Makefile 的基本语法由规则（rule）组成，基本格式如下：
target: dependencies
command
target：目标文件，可以是一个目标文件或一个动作名称（例如：all, clean）。dependencies：生成目标所依赖的文件或其他目标。command：构建目标的命令，必须以 Tab 键开头。示例：
main.o: main.cpp
g++ -c main.cpp -o main.o
上述规则表示，当 main.o 文件不存在或 main.cpp 被修改后，执行命令 g++ -c main.cpp -o main.o 来生成 main.o。
3. Makefile 的工作原理
make 会根据 Makefile 中的规则，依次检查目标文件的时间戳和依赖文件的时间戳。如果依赖文件的时间戳比目标文件新，或者目标文件不存在，make 就会执行对应的命令来更新目标文件。make 会递归检查依赖关系，直到所有目标都更新完成。
4. 变量的使用
Makefile 支持定义变量，可以简化重复的命令。变量的定义格式为：
VARIABLE_NAME = value
在引用变量时使用 $(VARIABLE_NAME)，如：
CC = g++
CFLAGS = -Wall -g
main.o: main.cpp
$(CC) $(CFLAGS) -c main.cpp -o main.o
上述例子中，使用变量 $(CC) 和 $(CFLAGS) 来替代具体的编译器(g++)和编译选项(-wall -g)。
5. 常用的内置变量
$@：表示目标文件。$^：表示所有的依赖文件。$<：表示第一个依赖文件。示例：
main: main.o utils.o
$(CC) -o $@ $^
在这里，$@ 表示目标文件 main，$^ 表示所有的依赖文件 main.o 和 utils.o。
6. 伪目标
伪目标（phony targets）并不是文件，而是一种命令名称，可以用于执行一些常见的操作，如清理构建文件。它们通常定义为：
.PHONY: clean
clean:
rm -f *.o main
clean 是一个伪目标，用于删除中间文件和可执行文件。
makefile编写方式
说明
假设有如下文件：
add.c、div.c、multi.c、sub.c 和 main.c，每个文件分别实现加法、除法、乘法、减法以及主程序：
add.c
// add.c
#include "operations.h"
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
div.c
// div.c
#include "operations.h"
int divide(int a, int b) {
if (b == 0) {
// Handle division by zero error
return 0;
}
return a / b;
}
multi.c
// multi.c
#include "operations.h"
int multiply(int a, int b) {
return a * b;
}
sub.c
// sub.c
#include "operations.h"
int subtract(int a, int b) {
return a - b;
}
operations.h
// operations.h
#ifndef OPERATIONS_H
#define OPERATIONS_H
int add(int a, int b);
int divide(int a, int b);
int multiply(int a, int b);
int subtract(int a, int b);
#endif
main.c
// main.c
#include
#include "operations.h"
int main() {
int a = 10, b = 5;
printf("Addition: %d + %d = %d\n", a, b, add(a, b));
printf("Subtraction: %d - %d = %d\n", a, b, subtract(a, b));
printf("Multiplication: %d * %d = %d\n", a, b, multiply(a, b));
printf("Division: %d / %d = %d\n", a, b, divide(a, b));
return 0;
}
项目目录结构如下：
project/
├── Makefile
├── add.c
├── div.c
├── sub.c
├── operations.h
├── main.c
方式一：Makefile+直接编译链接（不推荐）
Makefile文件内容如下：
app:add.c div.c multi.c sub.c main.c
gcc add.c div.c multi.c sub.c main.c -o app
运行指令：
make
./app
运行结果：
Addition: 10 + 5 = 15
Subtraction: 10 - 5 = 5
Multiplication: 10 * 5 = 50
Division: 10 / 5 = 2
方式二：Makefile+编译+链接
Makefile文件内容如下：
app:add.o div.o multi.o sub.o main.o
gcc add.o div.o multi.o sub.o main.o -o app
add.o:add.c
gcc -c add.c -o add.o
div.o:div.c
gcc -c div.c -o div.o
multi.o:multi.c
gcc -c multi.c -o multi.o
sub.o:sub.c
gcc -c sub.c -o sub.o
main.o:main.c
gcc -c main.c -o main.o
运行指令：
make
运行结果：
gcc -c add.c -o add.o
gcc -c div.c -o div.o
gcc -c main.c -o main.o
cc -c -o multi.o multi.c
gcc -c sub.c -o sub.o
gcc add.o div.o main.o multi.o sub.o -o app
运行指令：
Addition: 10 + 5 = 15
Subtraction: 10 - 5 = 5
Multiplication: 10 * 5 = 50
Division: 10 / 5 = 2
方式三：Makefile+变量
知识点
自定义变量：变量名=变量值，如var=hello
预定义变量
AR : 归档维护程序的名称，默认值为 ar
CC : C 编译器的名称，默认值为 cc
CXX : C++ 编译器的名称，默认值为 g++
$@ : 目标的完整名称
$< : 第一个依赖文件的名称
$^: 所有的依赖文件
Makefile文件内容如下：
src=add.o div.o multi.o sub.o main.o
target=app
$(target):$(src)
$(CC) $^ -o $@
add.o:add.c
$(CC) -c $^ -o $@
div.o:div.c
$(CC) -c $^ -o $@
multi.o:multi.c
$(CC) -c $^ -o $@
sub.o:sub.c
$(CC) -c $^ -o $@
main.o:main.c
$(CC) -c $^ -o $@
运行指令
make
运行结果：
cc -c add.c -o add.o
cc -c div.c -o div.o
cc -c multi.c -o multi.o
cc -c sub.c -o sub.o
cc -c main.c -o main.o
cc add.o div.o multi.o sub.o main.o -o app
运行指令
Addition: 10 + 5 = 15
Subtraction: 10 - 5 = 5
Multiplication: 10 * 5 = 50
Division: 10 / 5 = 2
方式四：Makefile+模式匹配
知识点
当所要编译的文件过多时，使用模式匹配能够简化操作
模式匹配规则
%.o: %.c
$(CC) -c $< -o $@
%.o: %.c：这是一个通用规则（模式匹配规则），表示如何将任意 .c 文件编译为对应的 .o 文件。% 是一个通配符，表示任意文件的前缀，例如，add.c 编译为 add.o。$(CC) -c $< -o $@：
-c：告诉编译器只编译，不链接。$<：自动变量，表示第一个依赖文件（在这里是匹配的 .c 文件，如 add.c、div.c 等）。-o $@：$@ 是目标文件（这里是 .o 文件），例如，将 add.c 编译为 add.o。Makefile文件内容如下：
src=add.o div.o multi.o sub.o main.o
target=app
$(target):$(src)
$(CC) $^ -o $@
%.o:%.c
$(CC) -c $< -o $@
方法五：Makefile + 函数
知识点
$(wildcard PATTERN...)
功能：获取指定目录下指定类型的文件列表
参数：PATTERN 指的是某个或多个目录下的对应的某种类型的文件，如果有多个目录，一般使用空格间隔
返回：得到的若干个文件的文件列表，文件名之间使用空格间隔
$(patsubst
功能：查找
返回：函数返回被替换过后的字符串
代码示例:
代码示例：
以下是一个简单的 Makefile 示例，适用于一个包含多个源文件的 C++ 项目。假设项目目录结构如下：
project/
├── Makefile
├── main.cpp
├── utils.cpp
├── utils.h
Makefile 内容如下：
# Compiler
CXX = g++
# Compiler flags
CXXFLAGS = -Wall -std=c++17
# Source files
SRCS = main.cpp utils.cpp
# Object files (replace .cpp with .o)
OBJS = $(SRCS:.cpp=.o)
# Output executable name
TARGET = app
# Default rule to build the target
all: $(TARGET)
# Rule to link object files into the executable
$(TARGET): $(OBJS)
$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS)
# Rule to compile source files into object files
%.o: %.cpp
$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@
# Clean rule to remove object files and executable
clean:
rm -f $(OBJS) $(TARGET)
# Phony targets to avoid conflicts with file names
.PHONY: all clean
代码详解：
CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -std=c++17
CXX = g++: 定义了编译器使用 g++。CXXFLAGS = -Wall -std=c++17: 设置编译选项：
-Wall: 启用所有常见的编译警告，有助于发现潜在的错误。-std=c++17: 指定使用 C++17 标准。SRCS = main.cpp utils.cpp
OBJS = $(SRCS:.cpp=.o)
SRCS = main.cpp utils.cpp: 定义了项目中所有的源文件。OBJS = $(SRCS:.cpp=.o): 使用 Makefile 的模式替换功能，将 .cpp 文件名替换为 .o，生成对象文件列表。$(SRCS:.cpp=.o) 表示将 SRCS 中的所有 .cpp 文件转换为 .o 文件。TARGET = app
TARGET = app: 指定编译生成的可执行文件的名称为 app。
all: $(TARGET)
all: $(TARGET): 这是默认目标。当你在命令行中运行 make 时，默认执行 all 规则。它会依赖于 $(TARGET)，即生成指定的目标可执行文件。
$(TARGET): $(OBJS)
$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS)
$(TARGET): $(OBJS): 定义如何生成目标文件（app）。它依赖于所有的对象文件 $(OBJS)。$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS): 使用指定的编译器和编译选项，将对象文件 $(OBJS) 链接成可执行文件 app。%.o: %.cpp
$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@
%.o: %.cpp: 定义一个通用规则，表示如何将任意 .cpp 文件编译为对应的 .o 文件。$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@: 使用编译器选项 $(CXXFLAGS)，将源文件（$< 表示依赖文件，即 .cpp 文件）编译成目标文件（$@ 表示目标文件，即 .o 文件）。clean:
rm -f $(OBJS) $(TARGET)
clean:: 定义一个名为 clean 的规则，用于删除编译生成的文件。rm -f $(OBJS) $(TARGET): 删除对象文件（$(OBJS)）和可执行文件（$(TARGET)）。-f 选项用于强制删除并忽略不存在的文件。.PHONY: all clean
>PHONY: all clean:声明all和clean为目标，以避免与同名文件发生冲突。即使当前目录中存在名为all或clean的文件，make也不会将它们作为目标文件来处理。
main.cpp内容如下：
#include
#include "utils.h"
int main() {
std::string name = "World";
printGreeting(name);
return 0;
}
utils.cpp内容如下：
#include
#include "utils.h"
void printGreeting(const std::string& name) {
std::cout << "Hello, " << name << "!" << std::endl;
}
utils.h内容如下：
#ifndef UTILS_H
#define UTILS_H
#include
// Function declaration
void printGreeting(const std::string& name);
#endif // UTILS_H
如何编译和运行
1.使用前面提供的 Makefile，在项目根目录下执行 make。
make
2.生成的可执行文件名为 app，运行它：
./app
这将输出：
\Hello, World!