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跟我一起寫 Makefile(二)

日期:2017/3/2 10:44:17   编辑:Linux維護

  三、命令出錯

  每當命令運行完後,make會檢測每個命令的返回碼,如果命令返回成功,那麼make會執行下一條命令,當規則中所有的命令成功返回後,這個規則就算是成功完成了。如果一個規則中的某個命令出錯了(命令退出碼非零),那麼make就會終止執行當前規則,這將有可能終止所有規則的執行。

  有些時候,命令的出錯並不表示就是錯誤的。例如mkdir命令,我們一定需要建立一個目錄,如果目錄不存在,那麼mkdir就成功執行,萬事大吉,如果目錄存在,那麼就出錯了。我們之所以使用mkdir的意思就是一定要有這樣的一個目錄,於是我們就不希望mkdir出錯而終止規則的運行。

  為了做到這一點,忽略命令的出錯,我們可以在Makefile的命令行前加一個減號“-”(在Tab鍵之後),標記為不管命令出不出錯都認為是成功的。如:

  clean:

  -rm -f *.o

  還有一個全局的辦法是,給make加上“-i”或是“--ignore-errors”參數,那麼,Makefile中所有命令都會忽略錯誤。而如果一個規則是以“.IGNORE”作為目標的,那麼這個規則中的所有命令將會忽略錯誤。這些是不同級別的防止命令出錯的方法,你可以根據你的不同喜歡設置。

  還有一個要提一下的make的參數的是“-k”或是“--keep-going”,這個參數的意思是,如果某規則中的命令出錯了,那麼就終目該規則的執行,但繼續執行其它規則。

  四、嵌套執行make

  在一些大的工程中,我們會把我們不同模塊或是不同功能的源文件放在不同的目錄中,我們可以在每個目錄中都書寫一個該目錄的Makefile,這有利於讓我們的Makefile變得更加地簡潔,而不至於把所有的東西全部寫在一個Makefile中,這樣會很難維護我們的Makefile,這個技術對於我們模塊編譯和分段編譯有著非常大的好處。

  例如,我們有一個子目錄叫subdir,這個目錄下有個Makefile文件,來指明了這個目錄下文件的編譯規則。那麼我們總控的Makefile可以這樣書寫:

  subsystem:

  cd subdir && $(MAKE)

  其等價於:

  subsystem:

  $(MAKE) -C subdir

  定義$(MAKE)宏變量的意思是,也許我們的make需要一些參數,所以定義成一個變量比較利於維護。這兩個例子的意思都是先進入“subdir”目錄,然後執行make命令。

  我們把這個Makefile叫做“總控Makefile”,總控Makefile的變量可以傳遞到下級的Makefile中(如果你顯示的聲明),但是不會覆蓋下層的Makefile中所定義的變量,除非指定了“-e”參數。

  如果你要傳遞變量到下級Makefile中,那麼你可以使用這樣的聲明:

  export <variable ...>

  如果你不想讓某些變量傳遞到下級Makefile中,那麼你可以這樣聲明:

  unexport <variable ...>

  如:

  示例一:

  export variable = value

  其等價於:

  variable = value

  export variable

  其等價於:

  export variable := value

  其等價於:

  variable := value

  export variable

  示例二:

  export variable += value

  其等價於:

  variable += value

  export variable

  如果你要傳遞所有的變量,那麼,只要一個export就行了。後面什麼也不用跟,表示傳遞所有的變量。

  需要注意的是,有兩個變量,一個是SHELL,一個是MAKEFLAGS,這兩個變量不管你是否export,其總是要傳遞到下層Makefile中,特別是MAKEFILES變量,其中包含了make的參數信息,如果我們執行“總控Makefile”時有make參數或是在上層Makefile中定義了這個變量,那麼MAKEFILES變量將會是這些參數,並會傳遞到下層Makefile中,這是一個系統級的環境變量。

  但是make命令中的有幾個參數並不往下傳遞,它們是“-C”,“-f”,“-h”“-o”和“-W”(有關Makefile參數的細節將在後面說明),如果你不想往下層傳遞參數,那麼,你可以這樣來:

  subsystem:

  cd subdir && $(MAKE) MAKEFLAGS=

  如果你定義了環境變量MAKEFLAGS,那麼你得確信其中的選項是大家都會用到的,如果其中有“-t”,“-n”,和“-q”參數,那麼將會有讓你意想不到的結果,或許會讓你異常地恐慌。

  還有一個在“嵌套執行”中比較有用的參數,“-w”或是“--print-directory”會在make的過程中輸出一些信息,讓你看到目前的工作目錄。比如,如果我們的下級make目錄是“/home/hchen/gnu/make”,如果我們使用“make -w”來執行,那麼當進入該目錄時,我們會看到:

  make: Entering directory `/home/hchen/gnu/make'.

  而在完成下層make後離開目錄時,我們會看到:

  make: Leaving directory `/home/hchen/gnu/make'

  當你使用“-C”參數來指定make下層Makefile時,“-w”會被自動打開的。如果參數中有“-s”(“--slient”)或是“--no-print-directory”,那麼,“-w”總是失效的。

  五、定義命令包

  如果Makefile中出現一些相同命令序列,那麼我們可以為這些相同的命令序列定義一個變量。定義這種命令序列的語法以“define”開始,以“endef”結束,如:

  define run-yacc

  yacc $(firstword $^)

  mv y.tab.c $@

  endef

  這裡,“run-yacc”是這個命令包的名字,其不要和Makefile中的變量重名。在“define”和“endef”中的兩行就是命令序列。這個命令包中的第一個命令是運行Yacc程序,因為Yacc程序總是生成“y.tab.c”的文件,所以第二行的命令就是把這個文件改改名字。還是把這個命令包放到一個示例中來看看吧。

  foo.c : foo.y

  $(run-yacc)

  我們可以看見,要使用這個命令包,我們就好像使用變量一樣。在這個命令包的使用中,命令包“run-yacc”中的“$^”就是“foo.y”,“$@”就是“foo.c”(有關這種以“$”開頭的特殊變量,我們會在後面介紹),make在執行命令包時,命令包中的每個命令會被依次獨立執行。

  使用變量

  ————

  在Makefile中的定義的變量,就像是C/C++語言中的宏一樣,他代表了一個文本字串,在Makefile中執行的時候其會自動原模原樣地展開在所使用的地方。其與C/C++所不同的是,你可以在Makefile中改變其值。在Makefile中,變量可以使用在“目標”,“依賴目標”,“命令”或是Makefile的其它部分中。

  變量的命名字可以包含字符、數字,下劃線(可以是數字開頭),但不應該含有“:”、“#”、“=”或是空字符(空格、回車等)。變量是大小寫敏感的,“foo”、“Foo”和“FOO”是三個不同的變量名。傳統的Makefile的變量名是全大寫的命名方式,但我推薦使用大小寫搭配的變量名,如:MakeFlags。這樣可以避免和系統的變量沖突,而發生意外的事情。

  有一些變量是很奇怪字串,如“$<”、“$@”等,這些是自動化變量,我會在後面介紹。

  一、變量的基礎

  變量在聲明時需要給予初值,而在使用時,需要給在變量名前加上“$”符號,但最好用小括號“()”或是大括號“{}”把變量給包括起來。如果你要使用真實的“$”字符,那麼你需要用“$$”來表示。

  變量可以使用在許多地方,如規則中的“目標”、“依賴”、“命令”以及新的變量中。先看一個例子:

  objects = program.o foo.o utils.o

  program : $(objects)

  cc -o program $(objects)

  $(objects) : defs.h

  變量會在使用它的地方精確地展開,就像C/C++中的宏一樣,例如:

  foo = c

  prog.o : prog.$(foo)

  $(foo)$(foo) -$(foo) prog.$(foo)

  展開後得到:

  prog.o : prog.c

  cc -c prog.c

  當然,千萬不要在你的Makefile中這樣干,這裡只是舉個例子來表明Makefile中的變量在使用處展開的真實樣子。可見其就是一個“替代”的原理。

  另外,給變量加上括號完全是為了更加安全地使用這個變量,在上面的例子中,如果你不想給變量加上括號,那也可以,但我還是強烈建議你給變量加上括號。

  二、變量中的變量

  在定義變量的值時,我們可以使用其它變量來構造變量的值,在Makefile中有兩種方式來在用變量定義變量的值。

  先看第一種方式,也就是簡單的使用“=”號,在“=”左側是變量,右側是變量的值,右側變量的值可以定義在文件的任何一處,也就是說,右側中的變量不一定非要是已定義好的值,其也可以使用後面定義的值。如:

  foo = $(bar)

  bar = $(ugh)

  ugh = Huh?

  all:

  echo $(foo)

  我們執行“make all”將會打出變量$(foo)的值是“Huh?”( $(foo)的值是$(bar),$(bar)的值是$(ugh),$(ugh)的值是“Huh?”)可見,變量是可以使用後面的變量來定義的。

  這個功能有好的地方,也有不好的地方,好的地方是,我們可以把變量的真實值推到後面來定義,如:

  CFLAGS = $(include_dirs) -O

  include_dirs = -Ifoo -Ibar

  當“CFLAGS”在命令中被展開時,會是“-Ifoo -Ibar -O”。但這種形式也有不好的地方,那就是遞歸定義,如:

  CFLAGS = $(CFLAGS) -O

  或:

  A = $(B)

  B = $(A)

  這會讓make陷入無限的變量展開過程中去,當然,我們的make是有能力檢測這樣的定義,並會報錯。還有就是如果在變量中使用函數,那麼,這種方式會讓我們的make運行時非常慢,更糟糕的是,他會使用得兩個make的函數“wildcard”和“shell”發生不可預知的錯誤。因為你不會知道這兩個函數會被調用多少次。

  為了避免上面的這種方法,我們可以使用make中的另一種用變量來定義變量的方法。這種方法使用的是“:=”操作符,如:

  x := foo

  y := $(x) bar

  x := later

  其等價於:

  y := foo bar

  x := later

  值得一提的是,這種方法,前面的變量不能使用後面的變量,只能使用前面已定義好了的變量。如果是這樣:

  y := $(x) bar

  x := foo

  那麼,y的值是“bar”,而不是“foo bar”。

  上面都是一些比較簡單的變量使用了,讓我們來看一個復雜的例子,其中包括了make的函數、條件表達式和一個系統變量“MAKELEVEL”的使用:

  ifeq (0,${MAKELEVEL})

  cur-dir  := $(shell pwd)

  whoami  := $(shell whoami)

  host-type := $(shell arch)

  MAKE := ${MAKE} host-type=${host-type} whoami=${whoami}

  endif

  關於條件表達式和函數,我們在後面再說,對於系統變量“MAKELEVEL”,其意思是,如果我們的make有一個嵌套執行的動作(參見前面的“嵌套使用make”),那麼,這個變量會記錄了我們的當前Makefile的調用層數。

  下面再介紹兩個定義變量時我們需要知道的,請先看一個例子,如果我們要定義一個變量,其值是一個空格,那麼我們可以這樣來:

  nullstring :=

  space := $(nullstring) # end of the line

  nullstring是一個Empty變量,其中什麼也沒有,而我們的space的值是一個空格。因為在操作符的右邊是很難描述一個空格的,這裡采用的技術很管用,先用一個Empty變量來標明變量的值開始了,而後面采用“#”注釋符來表示變量定義的終止,這樣,我們可以定義出其值是一個空格的變量。請注意這裡關於“#”的使用,注釋符“#”的這種特性值得我們注意,如果我們這樣定義一個變量:

  dir := /foo/bar  # directory to put the frobs in

  dir這個變量的值是“/foo/bar”,後面還跟了4個空格,如果我們這樣使用這樣變量來指定別的目錄——“$(dir)/file”那麼就完蛋了。

  還有一個比較有用的操作符是“?=”,先看示例:

  FOO ?= bar

  其含義是,如果FOO沒有被定義過,那麼變量FOO的值就是“bar”,如果FOO先前被定義過,那麼這條語將什麼也不做,其等價於:

  ifeq ($(origin FOO), undefined)

  FOO = bar

  endif

  三、變量高級用法

  這裡介紹兩種變量的高級使用方法,第一種是變量值的替換。

  我們可以替換變量中的共有的部分,其格式是“$(var:a=b)”或是“${var:a=b}”,其意思是,把變量“var”中所有以“a”字串“結尾”的“a”替換成“b”字串。這裡的“結尾”意思是“空格”或是“結束符”。

  還是看一個示例吧:

  foo := a.o b.o c.o

  bar := $(foo:.o=.c)

  這個示例中,我們先定義了一個“$(foo)”變量,而第二行的意思是把“$(foo)”中所有以“.o”字串“結尾”全部替換成“.c”,所以我們的“$(bar)”的值就是“a.c b.c c.c”。

  另外一種變量替換的技術是以“靜態模式”(參見前面章節)定義的,如:

  foo := a.o b.o c.o

  bar := $(foo:%.o=%.c)

  這依賴於被替換字串中的有相同的模式,模式中必須包含一個“%”字符,這個例子同樣讓$(bar)變量的值為“a.c b.c c.c”。

  第二種高級用法是——“把變量的值再當成變量”。先看一個例子:

  x = y

  y = z

  a := $($(x))

  在這個例子中,$(x)的值是“y”,所以$($(x))就是$(y),於是$(a)的值就是“z”。(注意,是“x=y”,而不是“x=$(y)”)

  我們還可以使用更多的層次:

  x = y

  y = z

  z = u

  a := $($($(x)))

  這裡的$(a)的值是“u”,相關的推導留給讀者自己去做吧。

  讓我們再復雜一點,使用上“在變量定義中使用變量”的第一個方式,來看一個例子:

  x = $(y)

  y = z

  z = Hello

  a := $($(x))

  這裡的$($(x))被替換成了$($(y)),因為$(y)值是“z”,所以,最終結果是:a:=$(z),也就是“Hello”。

  再復雜一點,我們再加上函數:

  x = variable1

  variable2 := Hello

  y = $(subst 1,2,$(x))

  z = y

  a := $($($(z)))

  這個例子中,“$($($(z)))”擴展為“$($(y))”,而其再次被擴展為“$($(subst 1,2,$(x)))”。$(x)的值是“variable1”,subst函數把“variable1”中的所有“1”字串替換成“2”字串,於是,“variable1”變成“variable2”,再取其值,所以,最終,$(a)的值就是$(variable2)的值——“Hello”。(喔,好不容易)

  在這種方式中,或要可以使用多個變量來組成一個變量的名字,然後再取其值:

  first_second = Hello

  a = first

  b = second

  all = $($a_$b)

  這裡的“$a_$b”組成了“first_second”,於是,$(all)的值就是“Hello”。

  再來看看結合第一種技術的例子:

  a_objects := a.o b.o c.o

  1_objects := 1.o 2.o 3.o

  sources := $($(a1)_objects:.o=.c)

  這個例子中,如果$(a1)的值是“a”的話,那麼,$(sources)的值就是“a.c b.c c.c”;如果$(a1)的值是“1”,那麼$(sources)的值是“1.c 2.c 3.c”。

  再來看一個這種技術和“函數”與“條件語句”一同使用的例子:

  ifdef do_sort

  func := sort

  else

  func := strip

  endif

  bar := a d b g q c

  foo := $($(func) $(bar))

  這個示例中,如果定義了“do_sort”,那麼:foo := $(sort a d b g q c),於是$(foo)的值就是“a b c d g q”,而如果沒有定義“do_sort”,那麼:foo := $(sort a d b g q c),調用的就是strip函數。

  當然,“把變量的值再當成變量”這種技術,同樣可以用在操作符的左邊:

  dir = foo

  $(dir)_sources := $(wildcard $(dir)/*.c)

  define $(dir)_print

  lpr $($(dir)_sources)

  endef

  這個例子中定義了三個變量:“dir”,“foo_sources”和“foo_print”。

  四、追加變量值

  我們可以使用“+=”操作符給變量追加值,如:

  objects = main.o foo.o bar.o utils.o

  objects += another.o

  於是,我們的$(objects)值變成:“main.o foo.o bar.o utils.o another.o”(another.o被追加進去了)

  使用“+=”操作符,可以模擬為下面的這種例子:

  objects = main.o foo.o bar.o utils.o

  objects := $(objects) another.o

  所不同的是,用“+=”更為簡潔。

  如果變量之前沒有定義過,那麼,“+=”會自動變成“=”,如果前面有變量定義,那麼“+=”會繼承於前次操作的賦值符。如果前一次的是“:=”,那麼“+=”會以“:=”作為其賦值符,如:

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