Makefile入门

Make 命令教程

转载：http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/02/make.htmls

代码变成可执行文件，叫做编译（compile）；先编译这个，还是先编译那个（即编译的安排），叫做构建（build）。

Make是最常用的构建工具，诞生于1977年，主要用于C语言的项目。但是实际上，任何只要某个文件有变化，就要重新构建的项目，都可以用Make构建。

本文介绍Make命令的用法，从简单的讲起，不需要任何基础，只要会使用命令行，就能看懂。我的参考资料主要是Isaac Schlueter的《Makefile文件教程》和《GNU Make手册》。

一、Make的概念

Make这个词，英语的意思是"制作"。Make命令直接用了这个意思，就是要做出某个文件。比如，要做出文件a.txt，就可以执行下面的命令。

$ make a.txt

但是，如果你真的输入这条命令，它并不会起作用。因为Make命令本身并不知道，如何做出a.txt，需要有人告诉它，如何调用其他命令完成这个目标。

比如，假设文件 a.txt 依赖于 b.txt 和 c.txt ，是后面两个文件连接（cat命令）的产物。那么，make 需要知道下面的规则。

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

也就是说，make a.txt 这条命令的背后，实际上分成两步：第一步，确认 b.txt 和 c.txt 必须已经存在，第二步使用 cat 命令将这个两个文件合并，输出为新文件。

像这样的规则，都写在一个叫做Makefile的文件中，Make命令依赖这个文件进行构建。Makefile文件也可以写为makefile，或者用命令行参数指定为其他文件名。

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

上面代码指定make命令依据rules.txt文件中的规则，进行构建。

总之，make只是一个根据指定的Shell命令进行构建的工具。它的规则很简单，你规定要构建哪个文件、它依赖哪些源文件，当那些文件有变动时，如何重新构建它。

二、Makefile文件的格式

构建规则都写在Makefile文件里面，要学会如何Make命令，就必须学会如何编写Makefile文件。

2.1 概述

Makefile文件由一系列规则（rules）构成。每条规则的形式如下。

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

上面第一行冒号前面的部分，叫做"目标"（target），冒号后面的部分叫做"前置条件"（prerequisites）；第二行必须由一个tab键起首，后面跟着"命令"（commands）。

“目标"是必需的，不可省略；“前置条件"和"命令"都是可选的，但是两者之中必须至少存在一个。

每条规则就明确两件事：构建目标的前置条件是什么，以及如何构建。下面就详细讲解，每条规则的这三个组成部分。

2.2 目标（target）

一个目标（target）就构成一条规则。目标通常是文件名，指明Make命令所要构建的对象，比如上文的 a.txt 。目标可以是一个文件名，也可以是多个文件名，之间用空格分隔。

除了文件名，目标还可以是某个操作的名字，这称为"伪目标”（phony target）。

clean:
      rm *.o

上面代码的目标是clean，它不是文件名，而是一个操作的名字，属于"伪目标 “，作用是删除对象文件。

$ make  clean

但是，如果当前目录中，正好有一个文件叫做clean，那么这个命令不会执行。因为Make发现clean文件已经存在，就认为没有必要重新构建了，就不会执行指定的rm命令。

为了避免这种情况，可以明确声明clean是"伪目标”，写法如下。

.PHONY: clean
clean:
        rm *.o temp

声明clean是"伪目标"之后，make就不会去检查是否存在一个叫做clean的文件，而是每次运行都执行对应的命令。像.PHONY这样的内置目标名还有不少，可以查看手册。

如果Make命令运行时没有指定目标，默认会执行Makefile文件的第一个目标。

$ make

上面代码执行Makefile文件的第一个目标。

2.3 前置条件（prerequisites）

前置条件通常是一组文件名，之间用空格分隔。它指定了"目标"是否重新构建的判断标准：只要有一个前置文件不存在，或者有过更新（前置文件的last-modification时间戳比目标的时间戳新），“目标"就需要重新构建。

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

上面代码中，构建 result.txt 的前置条件是 source.txt 。如果当前目录中，source.txt 已经存在，那么make result.txt可以正常运行，否则必须再写一条规则，来生成 source.txt 。

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

上面代码中，source.txt后面没有前置条件，就意味着它跟其他文件都无关，只要这个文件还不存在，每次调用make source.txt，它都会生成。

$ make result.txt
$ make result.txt

上面命令连续执行两次make result.txt。第一次执行会先新建 source.txt，然后再新建 result.txt。第二次执行，Make发现 source.txt 没有变动（时间戳晚于 result.txt），就不会执行任何操作，result.txt 也不会重新生成。

如果需要生成多个文件，往往采用下面的写法。

source: file1 file2 file3

上面代码中，source 是一个伪目标，只有三个前置文件，没有任何对应的命令。

$ make source

执行make source命令后，就会一次性生成 file1，file2，file3 三个文件。这比下面的写法要方便很多。

$ make file1
$ make file2
$ make file3

2.4 命令（commands）

命令（commands）表示如何更新目标文件，由一行或多行的Shell命令组成。它是构建"目标"的具体指令，它的运行结果通常就是生成目标文件。

每行命令之前必须有一个tab键。如果想用其他键，可以用内置变量.RECIPEPREFIX声明。

.RECIPEPREFIX = >
all:
> echo Hello, world

上面代码用.RECIPEPREFIX指定，大于号（>）替代tab键。所以，每一行命令的起首变成了大于号，而不是tab键。

需要注意的是，每行命令在一个单独的shell中执行。这些Shell之间没有继承关系。

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

上面代码执行后（make var-lost），取不到foo的值。因为两行命令在两个不同的进程执行。一个解决办法是将两行命令写在一行，中间用分号分隔。

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

另一个解决办法是在换行符前加反斜杠转义。

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

最后一个方法是加上.ONESHELL:命令。

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

三、Makefile文件的语法

3.1 注释

井号（#）在Makefile中表示注释。

# 这是注释
result.txt: source.txt
    # 这是注释
    cp source.txt result.txt # 这也是注释

3.2 回声（echoing）

正常情况下，make会打印每条命令，然后再执行，这就叫做回声（echoing）。

test:
    # 这是测试

执行上面的规则，会得到下面的结果。

$ make test
# 这是测试

在命令的前面加上@，就可以关闭回声。

test:
    @# 这是测试

现在再执行make test，就不会有任何输出。

由于在构建过程中，需要了解当前在执行哪条命令，所以通常只在注释和纯显示的echo命令前面加上@。

test:
    @# 这是测试
    @echo TODO

3.3 通配符

通配符（wildcard）用来指定一组符合条件的文件名。Makefile 的通配符与 Bash 一致，主要有星号（*）、问号（？）和 […] 。比如， *.o 表示所有后缀名为o的文件。

clean:
        rm -f *.o

3.4 模式匹配

Make命令允许对文件名，进行类似正则运算的匹配，主要用到的匹配符是%。比如，假定当前目录下有 f1.c 和 f2.c 两个源码文件，需要将它们编译为对应的对象文件。

%.o: %.c

等同于下面的写法。

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

使用匹配符%，可以将大量同类型的文件，只用一条规则就完成构建。

3.5 变量和赋值符

Makefile 允许使用等号自定义变量。

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

上面代码中，变量 txt 等于 Hello World。调用时，变量需要放在 $( ) 之中。

调用Shell变量，需要在美元符号前，再加一个美元符号，这是因为Make命令会对美元符号转义。

test:
    @echo $$HOME

有时，变量的值可能指向另一个变量。

v1 = $(v2)

上面代码中，变量 v1 的值是另一个变量 v2。这时会产生一个问题，v1 的值到底在定义时扩展（静态扩展），还是在运行时扩展（动态扩展）？如果 v2 的值是动态的，这两种扩展方式的结果可能会差异很大。

为了解决类似问题，Makefile一共提供了四个赋值运算符（=、:=、？=、+=），它们的区别请看StackOverflow。

VARIABLE = value
# 在执行时扩展，允许递归扩展。

VARIABLE := value
# 在定义时扩展。

VARIABLE ?= value
# 只有在该变量为空时才设置值。

VARIABLE += value
# 将值追加到变量的尾端。

3.6 内置变量（Implicit Variables）

Make命令提供一系列内置变量，比如，$(CC) 指向当前使用的编译器，$(MAKE) 指向当前使用的Make工具。这主要是为了跨平台的兼容性，详细的内置变量清单见手册。

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

3.7 自动变量（Automatic Variables）

Make命令还提供一些自动变量，它们的值与当前规则有关。主要有以下几个。

（1）$@

$@指代当前目标，就是Make命令当前构建的那个目标。比如，make foo的 $@ 就指代foo。

a.txt b.txt: 
    touch $@

等同于下面的写法。

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

（2）$<

$< 指代第一个前置条件。比如，规则为 t: p1 p2，那么$< 就指代p1。

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

等同于下面的写法。

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

（3）$?

$? 指代比目标更新的所有前置条件，之间以空格分隔。比如，规则为 t: p1 p2，其中 p2 的时间戳比 t 新，$?就指代p2。

（4）$^

$^ 指代所有前置条件，之间以空格分隔。比如，规则为 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) 分别指向 $@ 的目录名和文件名。比如，$@是 src/input.c，那么$(@D) 的值为 src ，$(@F) 的值为 input.c。

（7）$(<D) 和 $(<F)

$(<D) 和 $(<F) 分别指向 $< 的目录名和文件名。

所有的自动变量清单，请看手册。下面是自动变量的一个例子。

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

上面代码将 src 目录下的 txt 文件，拷贝到 dest 目录下。首先判断 dest 目录是否存在，如果不存在就新建，然后，$< 指代前置文件（src/%.txt）， $@ 指代目标文件（dest/%.txt）。

3.8 判断和循环

Makefile使用 Bash 语法，完成判断和循环。

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

上面代码判断当前编译器是否 gcc ，然后指定不同的库文件。

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

上面代码的运行结果。

one
two
three

3.9 函数

Makefile 还可以使用函数，格式如下。

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

Makefile提供了许多内置函数，可供调用。下面是几个常用的内置函数。

（1）shell 函数

shell 函数用来执行 shell 命令

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

（2）wildcard 函数

wildcard 函数用来在 Makefile 中，替换 Bash 的通配符。

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

（3）subst 函数

subst 函数用来文本替换，格式如下。

$(subst from,to,text)

下面的例子将字符串"feet on the street"替换成"fEEt on the strEEt”。

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

下面是一个稍微复杂的例子。

comma:= ,
empty:=
# space变量用两个空变量作为标识符，当中是一个空格
space:= $(empty) $(empty)
foo:= a b c
bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
# bar is now `a,b,c'.

（4）patsubst函数

patsubst 函数用于模式匹配的替换，格式如下。

$(patsubst pattern,replacement,text)

下面的例子将文件名"x.c.c bar.c”，替换成"x.c.o bar.o"。

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

（5）替换后缀名

替换后缀名函数的写法是：变量名 + 冒号 + 后缀名替换规则。它实际上patsubst函数的一种简写形式。

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

上面代码的意思是，将变量OUTPUT中的后缀名 .js 全部替换成 .min.js 。

四、Makefile 的实例

（1）执行多个目标

.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff

cleanall : cleanobj cleandiff
        rm program

cleanobj :
        rm *.o

cleandiff :
        rm *.diff

上面代码可以调用不同目标，删除不同后缀名的文件，也可以调用一个目标（cleanall），删除所有指定类型的文件。

（2）编译C语言项目

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命令的介绍就到这里。下一篇文章我会介绍，如何用 Make 来构建 Node.js 项目。

（完）

其他

makefile 和 dockerfile 的关系： makefile 是一个系统变量或者命令的集合，它引用dockerfile，或者读取默认的dockerfile，来完成自动按照流程 build的目的

https://www.cnblogs.com/woshimrf/p/make-docker.html

如何用 Make 来构建 Node.js 项目。

网站开发正变得越来越专业，涉及到各种各样的工具和流程，迫切需要构建自动化。

所谓"构建自动化"，就是指使用构建工具，自动实现"从源码到网页"的开发流程。这有利于提高开发效率、改善代码质量。

本文介绍如何使用make命令，作为网站的构建工具。以下内容既是make语法的实例，也是网站构建的实战教程。你完全可以将代码略作修改，拷贝到自己的项目。

一、Make的优点

首先解释一下，为什么要用Make。

目前，网站项目（尤其是Node.js项目）有三种构建方案。

方案一：基于Node.js的专用构建工具（Grunt、Gulp、Brunch、Broccoli、Mimosa）
方案二：npm run命令（教程1、2、3）
方案三：make命令

我觉得，make是大型项目的首选方案。npm run可以认为是make的简化形式，只适用于简单项目，而Grunt、Gulp那样的工具，有很多问题。

（1）插件问题

Grunt和Gulp的操作，都由插件完成。即使是文件改名这样简单的任务，都要写插件，相当麻烦。而Make是直接调用命令行，根本不用担心找不到插件。

（2）兼容性问题

插件的版本，必须与Grunt和Gulp的版本匹配，还必须与对应的命令行程序匹配。比如，grunt-contrib-jshint插件现在是0.11.0版，对应Grunt 0.4.5版和JSHint 2.6.0版。万一Grunt和JSHint升级，而插件没有升级，就有可能出现兼容性问题。Make是直接调用JSHint，不存在这个问题。

（3）语法问题

Grunt和Gulp都有自己的语法，并不容易学，尤其是Grunt，语法很罗嗦，很难一眼看出来代码的意图。当然，make也不容易学，但它有复用性，学会了还可以用在其他场合。

（4）功能问题

make已经使用了几十年，全世界无数的大项目都用它构建，早就证明非常可靠，各种情况都有办法解决，前人累积的经验和资料也非常丰富。相比之下，Grunt和Gulp的历史都不长，使用范围有限，目前还没有出现它们能做、而make做不到的任务。

基于以上理由，我看好make。

二、常见的构建任务

下面是一些常见的网站构建任务。

检查语法
编译模板
转码
合并
压缩
测试
删除

这些任务用到 JSHint、handlebars、CoffeeScript、uglifyjs、mocha 等工具。对应的package.json文件如下。

"devDependencies": {
    "coffee-script": "~1.9.1",
    "handlebars": "~3.0.0",
    "jshint": "^2.6.3",
    "mocha": "~2.2.1",
    "uglify-js": "~2.4.17"
}

我们来看看，Make 命令怎么完成这些构建任务。

三、Makefile的通用配置

开始构建之前，要编写Makefile文件。它是make命令的配置文件。所有任务的构建规则，都写在这个文件（参见《Make 命令教程》）。

首先，写入两行通用配置。

PATH  := node_modules/.bin:$(PATH)
SHELL := /bin/bash

上面代码的PATH和SHELL都是BASH变量。它们被重新赋值。

PATH变量重新赋值为，优先在 nodemodules/.bin 目录寻找命令。这是因为（当前项目的）node模块，会在 nodemodules/.bin 目录设置一个符号链接。PATH变量指向这个目录以后，调用各种命令就不用写路径了。比如，调用JSHint，就不用写 ~/node_modules/.bin/jshint ，只写 jshint 就行了。

SHELL变量指定构建环境使用BASH。

四、检查语法错误

第一个任务是，检查源码有没有语法错误。

js_files = $(shell find ./lib -name '*.js')

lint: $(js_files)
    jshint $?

上面代码中，shell函数调用find命令，找出lib目录下所有js文件，保存在变量js_files。然后，就可以用jshint检查这些文件。

使用时调用下面的命令。

$ make lint

五、模板编译

第二个任务是编译模板。假定模板都在templates目录，需要编译为build目录下的templates.js文件。

build/templates.js: templates/*.handlebars
    mkdir -p $(dir $@)
    handlebars templates/*.handlebars > $@

template: build/templates.js

上面代码查看build目录是否存在，如果不存在就新建一个。dir函数用于取出构建目标的路径名（build），内置变量$@代表构建目标（build/templates.js）。

使用时调用下面的命令。

$ make template

六、Coffee脚本转码

第三个任务是，将CofferScript脚本转为JavaScript脚本。

source_files := $(wildcard lib/*.coffee)
build_files  := $(source_files:lib/%.coffee=build/%.js)

build/%.js: lib/%.coffee
    coffee -co $(dir $@) $<

coffee: $(build_files)

上面代码中，首先获取所有的Coffee脚本文件，存放在变量sourcefiles，函数wildcard用来扩展通配符。然后，将变量sourcefiles中的coffee文件名，替换成js文件名，即 lib/x.coffee 替换成 build/x.js 。

使用时调用下面的命令。

$ make coffee

七、合并文件

使用cat命令，合并多个文件。

JS_FILES := $(wildcard build/*.js)
OUTPUT := build/bundle.js

concat: $(JS_FILES)
    cat $^ > $(OUTPUT)

使用时调用下面的命令。

$ make concat

八、压缩JavaScript脚本

将所有JavaScript脚本，压缩为build目录下的app.js。

app_bundle := build/app.js

$(app_bundle): $(build_files) $(template_js)
    uglifyjs -cmo $@ $^

min: $(app_bundle)

使用时调用下面的命令。

$ make min

还有另一种写法，可以另行指定压缩工具。

UGLIFY ?= uglify

$(app_bundle): $(build_files) $(template_js)
    $(UGLIFY) -cmo $@ $^

上面代码将压缩工具uglify放在变量UGLIFY。注意，变量的赋值符是 ?= ，表示这个变量可以被命令行参数覆盖。

调用时这样写。

$ make UGLIFY=node_modules/.bin/jsmin min

上面代码，将jsmin命令给变量UGLIFY，压缩时就会使用jsmin命令。

九、删除临时文件

构建结束前，删除所有临时文件。

clean:
    rm -rf build

使用时调用下面的命令。

$ make clean

十、测试

假定测试工具是mocha，所有测试用例放在test目录下。

test: $(app_bundle) $(test_js)
    mocha

当脚本和测试用例都存在，上面代码就会执行mocha。

使用时调用下面的命令。

$ make test

十一、多任务执行

构建过程需要一次性执行多个任务，可以指定一个多任务目标。

build: template concat min clean

上面代码将build指定为执行模板编译、文件合并、脚本压缩、删除临时文件四个任务。

使用时调用下面的命令。

$ make build

如果这行规则在Makefile的最前面，执行时可以省略目标名。

$ make

通常情况下，make一次执行一个任务。如果任务都是独立的，互相没有依赖关系，可以用参数 -j 指定同时执行多个任务。

$ make -j build

十二、声明伪文件

最后，为了防止目标名与现有文件冲突，显式声明哪些目标是伪文件。

.PHONY: lint template coffee concat min test clean build

十三、Makefile文件示例

下面是两个简单的Makefile文件，用来补充make命令的其他构建任务。

实例一。

PROJECT = "My Fancy Node.js project"

all: install test server

test: ;@echo "Testing ${PROJECT}....."; \
    export NODE_PATH=.; \
    ./node_modules/mocha/bin/mocha;

install: ;@echo "Installing ${PROJECT}....."; \
    npm install

update: ;@echo "Updating ${PROJECT}....."; \
    git pull --rebase; \
    npm install

clean : ;
    rm -rf node_modules

.PHONY: test server install clean update

实例二。

all: build-js build-css

build-js: 
  browserify -t brfs src/app.js > site/app.js

build-css:
  stylus src/style.styl > site/style.css

.PHONY build-js build-css

十四、参考链接

Jess Telford, Example using Makefile for cloverfield
Oskar Schöldström, How to use Makefiles in your web projects
James Coglan, Building JavaScript projects with Make
Rob Ashton, The joy of make

（完）