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成都創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站制作重慶分公司

makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境-創(chuàng)新互聯(lián)

20.打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境(上)_模塊Makefile設(shè)計(jì)

20.0. 實(shí)驗(yàn)材料

項(xiàng)目架構(gòu)：
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境
其中各個(gè)文件的內(nèi)容請(qǐng)自己填寫(xiě)。

在伊寧等地區(qū)，都構(gòu)建了全面的區(qū)域性戰(zhàn)略布局，加強(qiáng)發(fā)展的系統(tǒng)性、市場(chǎng)前瞻性、產(chǎn)品創(chuàng)新能力，以專(zhuān)注、極致的服務(wù)理念，為客戶提供成都做網(wǎng)站、成都網(wǎng)站建設(shè)、成都外貿(mào)網(wǎng)站建設(shè) 網(wǎng)站設(shè)計(jì)制作按需網(wǎng)站制作,公司網(wǎng)站建設(shè),企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),品牌網(wǎng)站設(shè)計(jì),營(yíng)銷(xiāo)型網(wǎng)站建設(shè),成都外貿(mào)網(wǎng)站制作,伊寧網(wǎng)站建設(shè)費(fèi)用合理。

20.1.大型項(xiàng)目的目錄結(jié)構(gòu)(無(wú)第三方庫(kù))

makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境

20.2.項(xiàng)目架構(gòu)設(shè)計(jì)分析

項(xiàng)目被劃分為不同的多個(gè)模塊：
每個(gè)模塊用一個(gè)文件夾進(jìn)行管理，文件由inc, src, makefile構(gòu)成
每個(gè)模塊的對(duì)外函數(shù)統(tǒng)一放置于common/inc中，如common.h xxxfunc.h

20.3.項(xiàng)目目標(biāo)

工程項(xiàng)目中不希望源文件夾在編譯時(shí)被改動(dòng)(只讀文件夾)
在編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建文件夾(build)用于存放編譯結(jié)果
編譯過(guò)程中能夠自動(dòng)生成依賴關(guān)系，自動(dòng)搜索到需要的文件
每個(gè)模塊可以擁有自己獨(dú)立的編譯方式
支持調(diào)試版本和編譯選項(xiàng)

20.4.解決方案

第一階段：將每個(gè)模塊中的代碼編譯稱為靜態(tài)庫(kù)文件(compile)
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境
第二階段：將每個(gè)模塊的靜態(tài)庫(kù)文件最終鏈接成最終的可執(zhí)行程序(link)
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境

20.5.第一階段任務(wù)

完成可用于各個(gè)模塊編譯的makefile文件
完成模塊的編譯結(jié)果為靜態(tài)庫(kù)文件(.a文件)

20.5.1.關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

自動(dòng)生成依賴關(guān)系（gcc -MM）
自動(dòng)搜索需要的文件（vpath）
將目標(biāo)文件打包為靜態(tài)庫(kù)文件（ar crs）

20.5.2.模塊makefile中的構(gòu)成

makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境

20.6.最終結(jié)果

大幅度


.PHONY : all

DIR_BUILD := /root/w_share/DT/ToBeMaster/makefile/20/build
DIR_COMMON_INC := /root/w_share/DT/ToBeMaster/makefile/20/common/inc

DIR_SRC := src
DIR_INC := inc

TYPE_INC := .h
TYPE_SRC := .c
TYPE_OBJ := .o
TYPE_DEP := .dep

AR := ar
ARFLAGS := crs

CC := gcc
CFLAGS := -I$(DIR_INC) -I$(DIR_COMMON_INC)

ifeq ($(DEBUG),true)
CFLAGS += -g
endif

MODULE := $(realpath .)
MODULE := $(notdir $(MODULE))
DIR_OUTPUT := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULE))

OUTPUT := $(MODULE).a
OUTPUT := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(OUTPUT))

SRCS := $(wildcard $(DIR_SRC)/*$(TYPE_SRC))
OBJS := $(SRCS:$(TYPE_SRC)=$(TYPE_OBJ))
OBJS := $(patsubst $(DIR_SRC)/%, $(DIR_OUTPUT)/%, $(OBJS))
DEPS := $(SRCS:$(TYPE_SRC)=$(TYPE_DEP))
DEPS := $(patsubst $(DIR_SRC)/%, $(DIR_OUTPUT)/%, $(DEPS))

vpath %$(TYPE_INC) $(DIR_INC)
vpath %$(TYPE_INC) $(DIR_COMMON_INC)
vpath %$(TYPE_SRC) $(DIR_SRC)

-include $(DEPS)

all : $(OUTPUT)
    @echo "Success! Target ==> $(OUTPUT)"

$(OUTPUT) : $(OBJS)
    $(AR) $(ARFLAGS) $@ $^

$(DIR_OUTPUT)/%$(TYPE_OBJ) : %$(TYPE_SRC)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $(filter %$(TYPE_SRC), $^)

$(DIR_OUTPUT)/%$(TYPE_DEP) : %$(TYPE_SRC)
    @echo "Creating $@ ..."
    @set -e; \
    $(CC) $(CFLAGS) -MM -E $(filter %$(TYPE_SRC), $^) | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,$(DIR_OUTPUT)/\1$(TYPE_OBJ) $@ : ,g' > $@

注意：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要自己創(chuàng)建build及各模塊的文件夾，并將makefile中的絕對(duì)路徑改為自己代碼的路徑。
輸出結(jié)果：
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境
這里我們看到在build/common下成功生成了依賴文件和編譯后的文件，并將這些.o文件打包后放入build文件夾下。
思考：如何編寫(xiě)項(xiàng)目makefile使其能夠觸發(fā)模塊makefile的調(diào)用，并最終生成可執(zhí)行程序？

21.打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境_鏈接

21.1.第二階段任務(wù)

完成整個(gè)工程的makefile文件；調(diào)用makefile編譯生成靜態(tài)庫(kù)文件；鏈接所有模塊的靜態(tài)庫(kù)文件，得到最終的可執(zhí)行程序。
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境

21.2.關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

如何自動(dòng)創(chuàng)建build文件夾及其子文件夾？
如何進(jìn)入每一個(gè)模塊文件夾進(jìn)行編譯？
編譯成功后如何連接所有模塊靜態(tài)庫(kù)？

21.3.開(kāi)發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)假設(shè)

項(xiàng)目中的各個(gè)模塊在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)基本確定，因此，在之后的開(kāi)發(fā)過(guò)程中不會(huì)頻繁的增加或減少

21.4.解決方案設(shè)計(jì)

1.定義變量保存模塊名
2.利用shell中的for循環(huán)遍歷模塊名變量
3.在for循環(huán)中進(jìn)入模塊文件夾進(jìn)行編譯
4.循環(huán)結(jié)束后連接所有的模塊靜態(tài)庫(kù)文件

21.4.1.Makefile中潛入shell的for循環(huán)

makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境

21.4.2. 注意事項(xiàng)

Makefile中嵌入shell代碼時(shí)，如果需要使用shell變量的值，必須在變量前面加$$，譬如$$dir，用于區(qū)分該變量是shell變量而非Makefile中定義的變量。
21.4.3. shell中for循環(huán)實(shí)驗(yàn)

compile : $(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB)
    @echo "Begin to compile ..."
    @set -e; \
    for dir in $(MODULES); \
    do \
        cd $$dir && $(MAKE) all DEBUG:=$(DEBUG) && cd .. ; \
    done
    @echo "Compile Success!"

工程makefile中的關(guān)鍵構(gòu)成
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境
編譯makefile：


.PHONY : all compile

MODULES := common \
           module \
           main

MKDIR := mkdir
RM := rm -fr

DIR_PROJECT := $(realpath .)
DIR_BUILD := build
DIR_BUILD_SUB := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULES))
MODULE_LIB := $(addsuffix .a, $(MODULES))

compile : $(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB)
    @echo "Begin to compile ..."
    @set -e; \
    for dir in $(MODULES); \
    do \
        cd $$dir && $(MAKE) all DEBUG:=$(DEBUG) && cd .. ; \
    done
    @echo "Compile Success!"

$(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB) : 
    $(MKDIR) $@

輸出結(jié)果：
makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境
編譯成功，在build文件夾下生成了各個(gè)模塊的打包文件。

21.5. 鏈接時(shí)的注意事項(xiàng)

gcc 在進(jìn)行靜態(tài)庫(kù)連接時(shí)，必須遵守嚴(yán)格的依賴關(guān)系
gcc -o app.out x.a y.a
其中的依賴關(guān)必須為：x.a -> y.a , y.a -> z.a
默認(rèn)情況下遵循自左向右的依賴關(guān)系
如果不清楚庫(kù)間的依賴，可以使用-Xlinker自動(dòng)確定依賴關(guān)系

gcc -o app.out -Xlinker “-(”z.a y.a x.a -Xlinker”-)”
link $(APP) : $(MODULE_LIB)
    @echo "Begin to link ..."
    $(CC) -o $(APP) -Xlinker "-(" $^ -Xlinker "-)" $(LFLAGS)
    @echo "Link Success!"

21.6. 最終方案


.PHONY : all compile link clean rebuild

MODULES := common \
           module \
           main

MKDIR := mkdir
RM := rm -fr

CC := gcc
LFLAGS := 

DIR_PROJECT := $(realpath .)
DIR_BUILD := build
DIR_BUILD_SUB := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULES))
MODULE_LIB := $(addsuffix .a, $(MODULES))
MODULE_LIB := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULE_LIB))

APP := app.out
APP := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(APP))

all : compile $(APP)
    @echo "Success! Target ==> $(APP)"

compile : $(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB)
    @echo "Begin to compile ..."
    @set -e; \
    for dir in $(MODULES); \
    do \
        cd $$dir && $(MAKE) all DEBUG:=$(DEBUG) && cd .. ; \
    done
    @echo "Compile Success!"

link $(APP) : $(MODULE_LIB)
    @echo "Begin to link ..."
    $(CC) -o $(APP) -Xlinker "-(" $^ -Xlinker "-)" $(LFLAGS)
    @echo "Link Success!"

$(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB) : 
    $(MKDIR) $@

clean : 
    @echo "Begin to clean ..."
    $(RM) $(DIR_BUILD)
    @echo "Clean Success!"

rebuild : clean all

思考：
當(dāng)前整個(gè)項(xiàng)目的makefile是否存在潛在的問(wèn)題？是否需要重構(gòu)？

22.打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境_下(編譯環(huán)境重構(gòu))

當(dāng)前整個(gè)項(xiàng)目的makefile是否存在潛在的問(wèn)題？是否需要重構(gòu)？

22.1.絕對(duì)路徑問(wèn)題

所有makefile中使用的編譯路徑均為寫(xiě)死的絕對(duì)路徑，一旦項(xiàng)目文件移動(dòng)，編譯必將失?。?br/>makefile(08)_打造專(zhuān)業(yè)的編譯環(huán)境

22.1.1.解決方案：

在工程makefile中獲取項(xiàng)目的源碼路徑，根據(jù)項(xiàng)目源碼路徑：
拼接得到編譯文件夾的路徑（DIR_BUILD）
拼接得到全局包含路徑（DIR_COMMON_INC）
通過(guò)命令行變量將路徑傳遞給模塊makefile

compile : $(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB)
    @echo "Begin to compile ..."
    @set -e; \
    for dir in $(MODULES); \
    do \
        cd $$dir && \
        $(MAKE) all \
                    DEBUG:=$(DEBUG) \
                    DIR_BUILD:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(DIR_BUILD)) \
                    DIR_COMMON_INC:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(DIR_COMMON_INC)) && \
        cd .. ; \
    done
    @echo "Compile Success!"

22.2.代碼復(fù)用問(wèn)題(模塊makefile重構(gòu))

所有模塊makefile的內(nèi)容完全相同！
當(dāng)模塊makefile需要改動(dòng)時(shí)，將涉及多處相同的改動(dòng)！

22.2.1.解決方案

將模塊makefile拆分為兩個(gè)模板文件
mod-cfg.mk : 定義可能改變的變量
mod-rule.mk : 定義相對(duì)穩(wěn)定的變量和規(guī)則
默認(rèn)情況下，模塊makefile復(fù)用模板文件實(shí)現(xiàn)功能(include)

22.2.2.解決方案

模塊makefile如何指導(dǎo)模板文件的具體位置？
通過(guò)命令行變量進(jìn)行模板文件位置的傳遞

$(MAKE) all \
                DEBUG:=$(DEBUG) \
                DIR_BUILD:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(DIR_BUILD)) \
                DIR_COMMON_INC:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(DIR_COMMON_INC)) \
                CMD_CFG:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(CMD_CFG)) \
                MOD_CFG:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(MOD_CFG)) \
                MOD_RULE:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(MOD_RULE)) && \

最終方案：
模塊makefile:

include $(MOD_CFG)

# 此處之所以保留這些配置，而不是直接刪除，是因?yàn)槲覀兛赡苄枰獙?duì)某個(gè)模塊進(jìn)行特殊配置，此時(shí)只需該改定這里即可
# Custmization Begin
# 
# DIR_SRC := src
# DIR_INC := inc
#
# TYPE_INC := .h
# TYPE_SRC := .c
# TYPE_OBJ := .o
# TYPE_DEP := .dep
#
# Custmization End

include $(CMD_CFG)

include $(MOD_RULE)

模塊makefile中include包含的子模塊mod-cfg.mk：


DIR_SRC := src
DIR_INC := inc

TYPE_INC := .h
TYPE_SRC := .c
TYPE_OBJ := .o
TYPE_DEP := .dep

模塊makefile中include包含的子模塊mod-rule.mk：

#生成依賴文件，編譯，打包
.PHONY : all

MODULE := $(realpath .)
MODULE := $(notdir $(MODULE))
DIR_OUTPUT := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULE))

OUTPUT := $(MODULE).a
OUTPUT := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(OUTPUT))

SRCS := $(wildcard $(DIR_SRC)/*$(TYPE_SRC))
OBJS := $(SRCS:$(TYPE_SRC)=$(TYPE_OBJ))
OBJS := $(patsubst $(DIR_SRC)/%, $(DIR_OUTPUT)/%, $(OBJS))
DEPS := $(SRCS:$(TYPE_SRC)=$(TYPE_DEP))
DEPS := $(patsubst $(DIR_SRC)/%, $(DIR_OUTPUT)/%, $(DEPS))

vpath %$(TYPE_INC) $(DIR_INC)
vpath %$(TYPE_INC) $(DIR_COMMON_INC)
vpath %$(TYPE_SRC) $(DIR_SRC)

-include $(DEPS)

all : $(OUTPUT)
    @echo "Success! Target ==> $(OUTPUT)"

$(OUTPUT) : $(OBJS)
    $(AR) $(ARFLAGS) $@ $^

$(DIR_OUTPUT)/%$(TYPE_OBJ) : %$(TYPE_SRC)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $(filter %$(TYPE_SRC), $^)

$(DIR_OUTPUT)/%$(TYPE_DEP) : %$(TYPE_SRC)
    @echo "Creating $@ ..."
    @set -e; \
    $(CC) $(CFLAGS) -MM -E $(filter %$(TYPE_SRC), $^) | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,$(DIR_OUTPUT)/\1$(TYPE_OBJ) $@ : ,g' > $@

模塊makefile中include包含的子模塊cmd-cfg.mk：


AR := ar
ARFLAGS := crs

CC := gcc
LFLAGS := 
CFLAGS := -I$(DIR_INC) -I$(DIR_COMMON_INC)

ifeq ($(DEBUG),true)
CFLAGS += -g
endif

MKDIR := mkdir
RM := rm -fr

22.3.工程makefile的重構(gòu)

拆分命令變量，項(xiàng)目變量，以及其他變量和規(guī)則到不同文件
cmd-cfg.mk : 定義命令相關(guān)的變量
pro-cfg.mk : 定義項(xiàng)目變量以及編譯路徑變量等
pro-rule.mk : 定義其他變量和規(guī)則
最后的makefile通過(guò)包含拆分后的文件構(gòu)成(include)
最終方案：
項(xiàng)目主makefile:

include pro-cfg.mk
include cmd-cfg.mk
include pro-rule.mk

項(xiàng)目makefile中include包含的子模塊pro-cfg.mk：


MODULES := common \
           module \
           main

MOD_CFG := mod-cfg.mk
MOD_RULE := mod-rule.mk
CMD_CFG := cmd-cfg.mk

DIR_BUILD := build
DIR_COMMON_INC := common/inc

APP := app.out

項(xiàng)目makefile中include包含的子模塊pro-rele.mk：


.PHONY : all compile link clean rebuild

DIR_PROJECT := $(realpath .)
DIR_BUILD_SUB := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULES))
MODULE_LIB := $(addsuffix .a, $(MODULES))
MODULE_LIB := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(MODULE_LIB))

APP := $(addprefix $(DIR_BUILD)/, $(APP))

all : compile $(APP)
    @echo "Success! Target ==> $(APP)"

compile : $(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB)
    @echo "Begin to compile ..."
    @set -e; \
    for dir in $(MODULES); \
    do \
        cd $$dir && \
        $(MAKE) all \
                DEBUG:=$(DEBUG) \
                DIR_BUILD:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(DIR_BUILD)) \
                DIR_COMMON_INC:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(DIR_COMMON_INC)) \
                CMD_CFG:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(CMD_CFG)) \
                MOD_CFG:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(MOD_CFG)) \
                MOD_RULE:=$(addprefix $(DIR_PROJECT)/, $(MOD_RULE)) && \
        cd .. ; \
    done
    @echo "Compile Success!"

link $(APP) : $(MODULE_LIB)
    @echo "Begin to link ..."
    $(CC) -o $(APP) -Xlinker "-(" $^ -Xlinker "-)" $(LFLAGS)
    @echo "Link Success!"

$(DIR_BUILD) $(DIR_BUILD_SUB) : 
    $(MKDIR) $@

clean : 
    @echo "Begin to clean ..."
    $(RM) $(DIR_BUILD)
    @echo "Clean Success!"

rebuild : clean all

22.4.總結(jié)

大型項(xiàng)目的編譯環(huán)境是由不同的makefile構(gòu)成的
編譯環(huán)境的設(shè)計(jì)需要根據(jù)項(xiàng)目的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)
整個(gè)項(xiàng)目的編譯過(guò)程可以分解為不同階段
根據(jù)不同的階段由針對(duì)性的對(duì)makefile進(jìn)行設(shè)計(jì)
Makefile也要考慮復(fù)用性和維護(hù)性等基本的程序特性

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