makefile-05-自动生成依赖关系

    xiaoxiao2022-07-12  149

    11.自动生成依赖关系_上 http://blog.51cto.com/11134889/2108280

    11.0. 实验原料

    本节实验所需的源文件和头文件:

    原文件:func.c

    #include "stdio.h" #include "func.h" void foo(){ printf("void foo() : %s\n", HELLO); }

    原文件:main.c

    #include <stdio.h> #include "func.h" int main(){ foo(); return 0; }

    头文件func.c

    #ifndef FUNC_H #define FUNC_H #define HELLO "Hello D.T." void foo(); #endif

    11.1.问题和方案

    问题:

    目标文件.o是否只依赖于源文件.c?编译器如何编译源文件和头文件?

    编译器处理头文件中的代码直接插入源文件中,编译器只通过预处理后的原文件产生目标文件,因此,规则中以源文件为依赖,命令可能无法执行。

    下面Makefile有没有问题?

    OBJS := func.o main.o hello.out : $(OBJS) @gcc -o $@ $^ @echo "Target File ==> $@" $(OBJS) : %.o : %.c @gcc -o $@ -c $<

    此时看似可以编译成功,但存在潜在隐患。

    存在问题:目标文件只依赖于.c文件,而没有关注.h文件,这样当.h文件的内容更新时,不会重新编译.c文件。

    解决方案:

    我们将.h文件也作为依赖写到Makefile中。

    OBJS := func.o main.o hello.out : $(OBJS) @gcc -o $@ $^ @echo "Target File ==> $@" $(OBJS) : %.o : %.c func.h @gcc -o $@ -c $<

    上述解决方案问题:

    头文件作为依赖出现于每一个目标文件对应的规则中,当头文件改动,任何源文件都会被重新编译(编译低效),而且当项目中头文件数量巨大时,Makefile件很难维护。

    11.2.实现自动依赖

    通过命令自动生成对头文件的依赖,将生成的依赖自动包含进入Makefile中,当头文件改动后,自动确认需要重新编译的文件。

    预备工作:

    1.Linux命令sed,sed时一个流编辑器,用于流文本的修改(增、删、查、改),文件替换,格式为:sed ‘s/abc/xyz/g’;

    Sed可以支持正则表达,sed ‘s/(.).o[ :]/objs/\1.o : /g’ 正则匹配目标((.).o[ :]),替换值(objs/\1.o : )

    2.编译器选项,生成依赖关系

    gcc -MM 获取目标的完整依赖关系

    gcc -M 获取目标的部分依赖关系

    3.Makefile中目标拆分技巧,将目标的完整依赖拆分为多个部分依赖

    .PHONY : test a b c test : a b test : b c test : @echo "$^"

    输出结果:a b c

    思考:如果使用上面的预备工作实现头文件的自动依赖?

    12.自动生成依赖关系_中

    12.1.Include

    Make中的include关键字,类似于C语言中的关键字,在处理是将所包含的文件的内容原封不动的搬到当前文件。

    语法:include filename

    Eg: include foo.make *.mk $(var)

    Make对include关键字的处理方式,在当前目录搜索或者指定目录搜索目标文件,搜索成功:将文件内容搬入当前Makefile中;搜索失败,以文件名作为目标查找并执行对应规则。当文件名对应的规则不存在时,产生错误。

    下面的代码怎么执行,为什么?

    .PHONY : all include test.txt all : @echo "this is all" test.txt : @echo "test.txt" @touch test.txt

    初次执行文件,自然搜索不到test.txt文件,然后会test.txt文件名作为目标查找并执行对应规则,输出结果:

    注意:在include关键字前面加上-,可以消除警告。

    12.2.命令执行机制

    1.Makefile中的命令执行时,每一条命令默认都是一个新的进程;(这样当我们希望使用上一个命令的执行结果,继续执行命令时往往得不到结果,譬如下面的代码);

    .PHONY : all all : set -e; mkdir test; cd test; mkdir subtest

    输出结果:

    很显然,没有达到我们与其的目的(在test文件夹中创建subtest文件夹)

    2.可以通过接续符(;)将多个命令组合成为一个命令,组合的命令一次在同一个进程中被执行;

    3.可以使用set -e指定发生错误时立即退出。

    .PHONY : all all : set -e; \ mkdir test; \ cd test; \ mkdir subtest

    输出结果:

    12.3.实现自动生成依赖

    1.通过gcc -MM 和sed命令得到.dep文件(目标的部分依赖),并使用接续符使得命令可以连续执行;

    2.通过include指令包含所有的.dep依赖文件(当.dep文件不存在时,查找与.dep文件同名的规则并执行)

    .PHONY : all clean MKDIR := mkdir RM := rm -fr CC := gcc SRCS := $(wildcard *.c) DEPS := $(SRCS:.c=.dep) -include $(DEPS) all : @echo "all" %.dep : %.c @echo "Creating $@ ..." @set -e; \ $(CC) -MM -E $^ | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o : ,g' > $@ clean : $(RM) $(DEPS)

    输出结果:

    我们此时已经成功的生成了依赖文件main.dep和func.dep并在文件中记录了目标和依赖的关系。

    思考:如果组织依赖文件相关的规则与源码编译相关的规则,进而形成功能完整的Makefile?

    13.自动生成依赖关系_下

    13.1.遗留问题

    如何在makefile中组织.dep文件到指定目录?

    解决思路:

    当include 发现.dep文件不存在时,通过规则和命令创建deps文件夹,将所有的.dep文件创建到deps文件夹,并在.dep文件中记录目标文件的依赖关系。

    $(DIR_DEPS) : $(MKDIR) $@ $(DIR_DEPS)/%.dep : $(DIR_DEPS) %.c @echo "Creating $@ ..." @set -e; \ $(CC) -MM -E $^ | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o : ,g' > $@

    这样做确实解决了上述问题,生成了deps文件夹:

    但同时我们看到两个问题:

    1.因为依赖中包含deps文件夹,以deps文件夹作为 gcc -MM 的输入时没有意义的,会报告warning,所以使用下面的方法过滤掉deps文件夹

    $(CC) -MM -E $(filter %.c, $^) | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o : ,g' > $@

    2.func.dep被重复创建了多次?

    问题本质分析:

    deps文件夹的时间属性会因为依赖文件创建而发生改变,make发现deps文件夹比对于的目标更新时,会触发相应规则的重新解释和命令的执行。

    解决方案:使用ifeq动态决定.dep目标的依赖;

    ifeq ("$(wildcard $(DIR_DEPS))", "") $(DIR_DEPS)/%.dep : $(DIR_DEPS) %.c else$(DIR_DEPS)/%.dep : %.c endif

    13.2.Include黑暗操作

    1.使用- 不但关闭了include发出的警告,同时关闭了错误,当发生错误时,make将忽略这些错误。

    2.如果include 触发规则创建了文件则会发生下面的事情:

    // 使用include 时的暗黑操作if(如果目标文件不存在) { //以文件名为规则查找并执行, if(查找到的规则中创建了文件) { //将创建成功的目标文件包含进当前makefile } } else // 如果目标文件存在 { // 将目标文件包含进当前makefile if(以目标文件名查找是否有相应的规则) { if(比较规则的依赖关系,决定是否执行规则的命令) { // (依赖文件更新,则执行) } else { // 无操作 } } else { // 无操作 } }

    实验1:include包含的目标文件不存在,并且以文件名为目标的规则存在,并在规则中创建了文件

    .PHONY : all -include test.txt all : @echo "this is all" test.txt : @echo "creating $@ ..." @echo "other : ; @echo "this is other" " > test.txt

    我们期望了输出结果因该是:this is all,因为all是第一个(默认)目标。

    运行结果:

    原因在于当出现上面的情况时:以文件名为规则查找并执行,同时如果查找到的规则中创建了文件,将创建成功的目标文件包含进当前makefile,此时在makefile中第一个目标变成了other

    实验2:

    .PHONY : all -include test.txt all : @echo "this is all" test.txt : b.txt @echo "creating $@ ..."

    当不存在b.txt时的运行结果:

    当存在b.txt,但b.txt文件比test.txt文件旧时的运行结果:

    当存在b.txt,但b.txt文件比test.txt文件新时的运行结果:

    结论:如果目标文件存在:将目标包含进当前makefile,以目标文件名查找是否有相应的规则

    如果有则比较规则的依赖关系,决定是否执行规则的命令(依赖文件更新,则执行),如果规则中的命令更新了目标文件,替换之前包含了的内容。未更新,则无操作。

    以目标文件名查找是否有相应的规则,不能找到,则无操作

    实验3:

    .PHONY : all -include test.txt all : @echo "$@ : $^" test.txt : b.txt @echo "creating $@ ..." @echo "all : c.txt" > test.txt

    a.txt内容:

    all : a.txt

    当该文件中所需的所有文件都存在,并且test.txt的内容为最新时,make all输出结果:

    当b.txt文件最新时,make all输出结果:

    14.自动生成依赖关系_续

    经过前面的技巧学习,我们现可以去完成这个自动生成依赖关系的想法了

    注意:

    思考:我们在13节中最终创建出来的makefile是否存在问题?

    当.dep文件生成后,如果动态的改变文件间的依赖关系,那么make可能无法检测到这个改变,进而做出错误的判断。

    实例:

    输出结果:

    解决方案:

    将依赖文件的文件名作为目标加入自动生成的依赖关系中,通过include加载依赖文件时判断是否执行规则,在规则执行时重新生成依赖关系文件,最后加载新的依赖文件。

    举个栗子:当我们前面编译过之后(生成了依赖文件),又添加了新的头文件,这时根据include的暗黑操作,要去检查与include所包含的依赖文件同名的规则是否存在,如果存在,则检查这个目标所对应的依赖是否被更新,如果更新,则执行相应规则。

    最终方案:

    .PHONY : all clean rebuild MKDIR := mkdir RM := rm -fr CC := gcc DIR_DEPS := deps DIR_EXES := exes DIR_OBJS := objs DIRS := $(DIR_DEPS) $(DIR_EXES) $(DIR_OBJS) EXE := app.out EXE := $(addprefix $(DIR_EXES)/, $(EXE)) SRCS := $(wildcard *.c) OBJS := $(SRCS:.c=.o) OBJS := $(addprefix $(DIR_OBJS)/, $(OBJS)) DEPS := $(SRCS:.c=.dep) DEPS := $(addprefix $(DIR_DEPS)/, $(DEPS)) all : $(DIR_OBJS) $(DIR_EXES) $(EXE) ifeq ("$(MAKECMDGOALS)", "all") include $(DEPS)endif ifeq ("$(MAKECMDGOALS)", "") include $(DEPS)endif $(EXE) : $(OBJS) $(CC) -o $@ $^ @echo "Success! Target => $@" $(DIR_OBJS)/%.o : %.c $(CC) -o $@ -c $(filter %.c, $^)# $(CC) -o $@ -c $(filter %.c, $^) $(DIRS) : $(MKDIR) $@ ifeq ("$(wildcard $(DIR_DEPS))", "") $(DIR_DEPS)/%.dep : $(DIR_DEPS) %.c else$(DIR_DEPS)/%.dep : %.c endif @echo "Creating $@ ..." @set -e; \ $(CC) -MM -E $(filter %.c, $^) | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o $@ : ,g' > $@ clean : $(RM) $(DIRS) rebuild : @$(MAKE) clean @$(MAKE) all

    总结:

    Makefile中可以将目标的依赖拆分写到不同的地方;

    include关键字能够触发相应的规则的执行;

    如果规则的执行导致依赖更新,可能导致再次解释执行相应的规则;

    依赖文件可需要依赖源文件得到正确的编译决策

    自动生成文件的依赖关系能够提高Makefile的移植性。

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