Makefile与Cmake详解

一、构建：

定义：构建是指将源代码和资源文件转换成可以运行的应用程序的过程 构建通常会包括编译链接打包和部署等步骤

【构建总览】

源文件：main.c

预处理文件：main.i

编译文件：main.s

汇编文件：main.o

链接文件：main.exe

【构建细节】

二、Makefile(项目构建工具)的引出

当只有一个源文件的时候，我们可以直接使用一些编译器的指令，来手动完成构建的过程，比如可以使用GCC来编译一个C语言的源文件，或者使用java c来编译一个java的源文件，但是当项目变得更加庞大和复杂，有成百上千个源文件、头文件和库文件的时候，手动编译就不太现实了。这个时候就可以借助一些自动化的构建工具，来完成整个构建的过程。不同语言和不同平台的项目，会使用不同的构建工具，比如make cmake maven等等。本节我们重点介绍C语言中的Make与Cmake工具。

【直接使用编译器构建】

【使用项目构建工具构建】

三、gcc编译构建项目1

gcc是C语言的编译器，类似于java的javac编译器。

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("Hello, world");
    return 0;
}

在终端下生成名为hello的可执行文件：

执行语句：

gcc main.c -o hello

如图：

下面就直接执行hello源文件：显示打印出了Hello, world

执行语句：./hello

这就是使用gcc编译器来构建的最简单的c语言文件。

四、Make工具构建项目1

1.构建原理：

Make工具构建项目，是通过读取一个叫做Makefile的文件中定义的规则来执行构建的过程的 、Makefile有点类似于maven工程中的pom.xml文件或者前端node js项目中的package.json文件。不太一样的是 make file最初虽然是为C语言项目设计的但是它实际上是一个通用的构建工具。可以用来构建任何类型的项目 ,但是目前主要还是用在C或者 C++的项目中.

2.构建过程：

在目录下新增文件Message.h和Message.c

message.h:

#ifndef DIYOS_MESSAGE_H
#define DIYOS_MESSAGE_H
void message();
#endif //DIYOS_MESSAGE_H

message.c:

#include <stdio.h>
#include "message.h"
void message(){
    printf("欢迎学习Makefile");
}

main.c：

新增对Message.h的依赖(调用函数message)：

#include <stdio.h>
#include "message.h"
int main(){
    message();//这里使用的是同目录下的Message.h文件里面的函数了
    printf("Hello, world");
    return 0;
}

接下来我们看看Make工具是如何构建项目的：

3.构建规则

Makefile由一系列的规则组成，每个规则包含了目标、依赖和执行的命令。
目标，就是我们要生成的文件。依赖，就是生成这个文件所需要的文件。命令，就是生成这个文件的具体步骤。
规则其实就是告诉make两件事——文件的依赖是什么？以及如何生成这个文件？

目录下新建Makefile文件：

注意：这个文件不能有扩展名首字母可以是大写也可以是小写

规则定义：

    在第一行写上目标文件的名字，也就是我们想要生成的可执行文件Hello,后面加上一个冒号,然后是这个可执行文件所依赖的文件,也就是main.c和message.c,在下面一行加上一个tab键。然后再写上生成这个可执行文件的命令——也就是：

gcc main.c message.c -o hello

这里要注意在命令前面只能是tab键，不能是空格，否则在执行make命令的时候，就会因为格式错误而报错

Hello:main.c message.c
	gcc main.c message.c -o hello

【命令全貌】

规则全解：

     这个规则的意思是：如果我们要生成hello这个可执行文件的话。他会先检查main.c和message.c。这两个文件是否有更新？如果有更新的话，就会执行下面这行命令来编译这两个文件，重新生成可执行文件Hello。

4.运行Makefile：

首先删除之前生成的hello.exe:

windows下是使用命令：

del hello

然后直接在命令行中输入make即可：

可以看到执行了Makefile中的命令。同时直接执行hello命令也是直接可以运行的。

5.make的按需编译(时间戳)特性:

     当我们执行make的时候,make会检查目标文件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。也就是依赖文件有更新的话，就可以执行命令来重新生成目标文件，否则就会跳过这个规则而不执行任何操作。比如再来执行一下make的话，就会提示我们hello这个文件已经是最新的了，不需要重新生成那如果使用touch命令来修改一下，main.c这个源文件的时间戳。这样main.c就会比hello这个文件新,
再来执行一下make的话，就会重新生成这个可执行文件，这也是make的一个特性。
    只有当依赖文件有更新的时候，才会重新生成目标文件。否则就会跳过这个规则。这样当我们在构建大型项目的时候，就会只编译那些有更新的文件，而不是每次都重新编译整个项目。

     但是这里有个问题：像现在这样的写法是达不到这个效果的。因为我们把main.c和message.c这两个文件都写在了一行.无论哪一个文件有更新的话.都会重新编译这两个文件。
    这是因为我们省去了生成中间文件的步骤,在实际的项目中更加规范和实际的做法是: 把编译和链接分开来写，也就是先把main.c和message.c,分别编译成main.o和message.o。然后再把它们链接成hello这个可执行文件，那我们再来修改一下MAKEFILE:

#版本一写法：链接与汇编写在一起
#Hello:main.c message.c
#	gcc main.c message.c -o hello


#版本二写法：链接与汇编分开写
Hello:main.o message.o
	gcc main.o message.o -o hello

main.o:main.c
	gcc -c main.c

message.o:message.c
	gcc -c message.c

# 源文件：main.c
# 预处理文件：main.i
# 编译文件：main.s
# 汇编文件：main.o 
# 链接文件：main.exe

1.汇编与链接分开写的好处：

    这样写的好处就是，当我们修改了其中某一个源文件的时候，只需要重新编译这个原文件，然后再链接一下就可以了。其他没有修改的源文件就不需要重新编译了，当项目中有很多个源文件的时候，这样就会更加的高效。

执行一下：

发现命令全部被打印出来了，生成的exe文件也可以直接运行！！

从运行的命令看见，是先执行的编译命令，后面才执行的链接命令。所以这里的分开写意义重大！！

6.伪命令(.phony)：

phony
美[ˈfoni]英['fəʊni:]
adj. <口>假的，欺骗的;
n. <口>赝品，骗人的东西;骗子;

定义：

有的时候我们可能会需要执行一些并不生成文件的操作，比如清理临时文件、生成文档、打包等等，这个时候就可以使用伪目标来定义这些规则。 伪目标就是一个不生成文件的目标 ，它只是一个标签用来执行一些操作 .

常用伪目标：

clean

最常用的伪目标就是clean：用来清理编译过程中生成的临时文件，或者可执行文件。如图：

在Makefile文件里面添加如下代码：

clean:
	del -f *.o hello

就可以在make命令后面跟上标签后缀clean，执行后：

发现.o与.exe文件已经被清理。

【注意】

这里我们本地目录下不能再有文件名为clean的文件了，如果有，那么make clean这个命令就会失效因为make会把clean当成一个文件名来处理。为了避免这种情况可以在前面加上一个点phony 后面加上冒号和一个clean来显示的， 告诉make这个clean就是一个伪目标这样make就不会把clean当做文件名来处理了

如下图：

All

    当我们执行make的时候，make会默认执行第一个规则(也就是只生成一个exe)。但是如果我们想要生成的目标文件，不止一个的话。就可以使用all这个伪目标。

不使用all：

结果：

发现没有world.exe.因为默认只生成第一个。

使用all：

执行命令后：

生成了新的所有文件：