makefile教程9

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makefile教程9

一、实验介绍--Make 递归执行

本次实验将介绍 make 的递归执行及其过程中变量、命令行参数的传递规则。

1.1 实验内容

1.make的递归执行示例

1. 递归执行过程中变量的传递
2. 测试MAKELEVEL环境变量
3. 命令行参数和变量的传递

1.2 实验知识点

1.make的-w选项可以打印make进入和离开目录的信息。

2.makefile中通常使用$(MAKE)递归执行下层makefile，以确保上下层的make程序一致。

1. 递归执行过程中，顶层文件的变量默认不会传给下层文件。
2. 可以使用export进行变量传递，也可以使用unexport取消传递。
3. 当上层变量和下层变量定义有冲突时，下层优先级更高，也可以使用-e选项取消下层的定义。6.$(SHELL)变量和$(MAKEFLAGS)变量默认会传给下层文件。7.$(MAKELEVEL)可以显示make当前的文件层级。8.$(MAKEFLAGS)变量会记录make的命令行选项和参数。

1.3 实验环境

Ubuntu系统, GNU gcc工具，GNU make工具

1.4 适合人群

本课程难度为中等，适合已经初步了解 makefile 规则的学员进行学习。

1.5 代码获取

可以通过以下命令获取代码：

$ git clone .git

二、实验原理

依据 makefile 的基本规则进行正反向实验，学习和理解规则的使用方式。

三、开发准备

进入实验楼课程即可。

四、项目文件结构

.
├── flags：用于测试 MAKEFLAGS 变量
│   ├── dir_a
│   │   └── makefile
│   └── makefile
├── level：用于测试 MAKELEVEL 变量
│   ├── dir_a
│   │   ├── dir_b
│   │   │   └── makefile
│   │   └── makefile
│   └── makefile
├── Readme.md
├── recur：用于测试 make 的递归调用
│   ├── dir_a
│   │   └── makefile
│   ├── dir_b
│   │   └── makefile
│   └── makefile
└── vari：用于测试 make 递归调用的变量传递
├── dir_a
│   └── makefile
├── dir_b
│   └── makefile
├── dir_c
│   └── makefile
├── export.mk
├── makefile
└── spec.mk

五、实验步骤

5.1make的递归执行示例

5.1.1 抓取源代码

使用如下 cmd 获取 GitHub 源代码并进入相应章节：

cd ~/Code/
git clone .git
cd make_example/chapter8

5.1.2 测试make的递归调用

make 的递归过程是指：在makefile中使用make作为命令来执行本身或其它makefile文件。

在实际项目中，我们经常需要用到make的递归调用，这样可以简化每个模块的makefile设计与调试，便于项目管理。

chapter8/recur/目录演示了一个简单的递归调用过程，主目录makefile内容如下：

#this is a makefile for recursion test
 
subdir := dir_a dir_b
 
.PHONY:clean all $(subdir)
 
all:$(subdir)
@echo "final target finish!"
 
$(subdir):
cd $@;$(MAKE)

终极目标all依赖于两个依赖项，依赖项的规则命令是进入子目录并调用底层的makefile。

这里有三个地方需要说明：

1）subdir变量使用了:=进行赋值，这是直接展开赋值，即make读到此行时就直接将subidr文本固定为后面赋值的内容。我们会在后续章节继续讲解:=与=的差别。对简单的makefile而言，推荐大家尽量使用:=的赋值方式。

2）.PHONY中也引用了变量subdir，这样做没有任何问题。

3）观察依赖项的规则命令，进入子目录后使用了$(MAKE)而非make，这样做的好处是保证执行上下层makefile的make都是同一个程序。

两个子目录下的makefile文件内容相同，都是：

.PHONY:show
 
show:
@echo "target " $@ "@" $(PWD)

所以子目录的执行过程是更新目录时间戳，并打印当前执行路径。

现在进入recur目录并执行make：

cd recur/;make

终端打印：

cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_a'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_a
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_a'
cd dir_b;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_b'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_b
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_b'
final target finish!

分析打印内容可知，make 先后进入dir_a和dir_b目录执行目录下的makefile，并完成终极目标的重建。

除了预期打印之外，终端上还多出了几行make进出目录的打印信息，这其实是由-w选项来控制的。

make在进行递归调用时会自动传递-w选项给下层make。

我们在顶层make也加上-w确认一下效果：

make -w

终端打印：

make: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur'
cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_a'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_a
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_a'
cd dir_b;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_b'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_b
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur/dir_b'
final target finish!
make: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/recur'

可知make在执行顶层makefile和执行完毕之后都会打印进出当前目录的信息。

实验过程如下图所示：

5.2 递归执行过程中变量的传递

5.2.1 变量传递

在make的递归执行过程中，上层的变量默认状态下是不会传递给下层makefile的。

chapter8/vari/目录下的内容演示了变量传递的过程，先看看chapter8/vari/makefile文件：

#this is a makefile for recursion test
 
subdir := dir_a dir_b
 
.PHONY:clean all $(subdir)
 
all:$(subdir)
@echo "final target finish!"
 
$(subdir):
cd $@;$(MAKE)

与上一个实验中的内容一致，进入两个子目录并调用$(MAKE)之后打印完成消息。

dir_a/makefile的内容如下：

.PHONY:show
 
show:
@echo "target " $@ "@" $(PWD)
@echo "vari subdir is " $(subdir)

打印当前目录，并打印subdir变量的内容。

dir_b/makefile内容相似,但多出了一个subdir的定义：

.PHONY:show
 
subdir := none
 
show:
@echo "target " $@ "@" $(PWD)
@echo "vari subdir is " $(subdir)

执行打印，看看子目录的subdir内容：

cd ../vari/;make

终端打印：

cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a
vari subdir is 
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a'
cd dir_b;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b
vari subdir is  none
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b'
final target finish!

可见上层的subdir变量没有传递到下层makefile中。

5.2.2 使用export传递变量

如果想要将上层变量往下层传递，需要用到export关键字，格式为：

export VARIABLE ...

export.mk文件演示了export的用法，它的内容与makefile一致，只是在定义完subdir之后多了一行：

export subdir

执行 export.mk 文件：

make -f export.mk

终端打印：

cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a
vari subdir is  dir_a dir_b
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a'
cd dir_b;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b
vari subdir is  none
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b'
final target finish!

这次dir_a目录下的makefile可以成功继承上层传递的subdir变量，

但dir_b目录下的makefile打印出来依然为“none”，这是因为低层的makefile对变量定义具有更高的优先级。

可以使用-e选项来取消低层的高优先级：

make -f export.mk -e

终端打印：

cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a
vari subdir is  dir_a dir_b
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_a'
cd dir_b;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b'
target  show @ /home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b
vari subdir is  dir_a dir_b
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_b'
final target finish!

可以看出，现在subdir可以顺利传递给每个子目录的makefile。

如果不希望变量再往下传递，可以使用unexport关键字，格式与export一致。

当unexport和export作用于同一个变量时，以最后声明的unexport/export为准，请大家课后自行测试unexport的用法。

5.2.3 两个默认传递的环境变量

需要注意的是有两个变量默认会传递给下层的makefile，它们是$(SHELL)和$(MAKEFLAGS)变量。

之前的实验已经说明了$(SHELL)的作用：指明要使用何种shell程序执行规则命令。

$(MAKEFLAGS)则是用来传递make的命令行选项和参数，实验5.4会对这个变量做进一步说明。

spec.mk文件演示了这两个变量的传递，内容如下：

#this is a makefile for special vari in recursion test
 
subdir := dir_c
 
.PHONY:all $(subdir)
 
all:$(subdir)
@echo "finished!"
 
$(subdir):
cd $@;$(MAKE)

spec.mk会进入dir_c为子目录并执行$(MAKE)。

子目录makefile内容如下：

.PHONY:show
 
show:
@echo "SHELL is " $(SHELL)
@echo "MAKEFLAGS is " $(MAKEFLAGS)
@echo "subdir is " $(subdir)

因此子目录的执行内容就是打印三个变量的值。

执行spec.mk 进行测试：

make -f spec.mk

终端打印：

cd dir_c;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_c'
SHELL is  /bin/sh
MAKEFLAGS is  w
subdir is 
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_c'
finished!

可见SHELL和MAKEFLAGS变量默认是有值的，如何证明他们是从上层传递下来的而不是make的默认值呢？

只需要在顶层调用make时修改他们的值即可：

make -f spec.mk SHELL=bash -i -k

终端打印：

cd dir_c;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_c'
SHELL is  bash
MAKEFLAGS is  wki -- SHELL=bash
subdir is 
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/vari/dir_c'
finished!

上个章节的实验已经测试过SHELL变量和-i``-k选项的作用，大家可以自行复习一下。

此时两个变量都得到了更新。

实验过程如下图所示：

5.3 测试MAKELEVEL环境变量

变量MAKELEVEL表明当前的调用深度，每一级的递归调用中，MAKELEVEL的值都会发生变化，

最上层值为0，每往下一层加1。

chapter8/level/makefile演示了MAKELEVEL的变化，level/目录下还有两层子目录dir_a和dir_b，

每一层的makefile都会打印当前MAKELEVEL的值。

进入level目录并执行makefile，确认MAKELEVEL的变化：

cd ../level/;make

终端打印：

cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/level/dir_a'
cd dir_b;make
make[2]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/level/dir_a/dir_b'
this is level: 2
dir_b finished!
make[2]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/level/dir_a/dir_b'
this is level: 1
dir_a finished!
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/level/dir_a'
this is level: 0
root dir finished!

由打印可以看出dir_b目录下MAKELEVEL值为2，dir_a值为1，level目录值为0。

有些项目中需要利用MAKELEVEL变量的特性来进行条件编译，大家可以自己设计实验使用MAKELEVEL。

实验过程如下图所示：

5.4 命令行参数和变量的传递

在make的递归执行过程中，最上层make的命令行选项会被自动通过环境变量MAKEFLAGS传递给子make进程。

如前面的实验，通过命令行指定了-i和-k选项，MAKEFLAGS的值会被自动设定为“ki”。

需要注意的是：

1）-w选项默认会被传递给子make

2）有几个特殊的命令行选项不会被记录进变量，它们是-C -f -o和-W

顶层makefile内容如下：

#this is a makefile for MAKEFLAGS test
 
subdir := dir_a
 
.PHONY:all $(subdir)
 
all:$(subdir)
@echo "root dir finished!"
 
$(subdir):
@echo "MAKEFLAGS before subdir is : " $(MAKEFLAGS)
cd $@;$(MAKE)

它会在进入subdir之前打印MAKEFLAGS变量，底层makefile也同样会打印MAKEFLAGS变量。

执行make：

cd ../flags/;make

终端打印：

MAKEFLAGS before subdir is : 
cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/flags/dir_a'
MAKEFLAGS in dir_a is : w
dir_a finished!
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/flags/dir_a'
root dir finished!

可见顶层MAKEFLAGS变量为空，底层自动添加了-w选项。

现在可以利用这些打印测试传入不同参数。

先将makefile拷贝为test.mk，再用-f选项指定执行test.mk，并添加其它参数：

cp makefile test.mk;make -f test.mk -i -k SHELL=bash

终端打印如下：

MAKEFLAGS before subdir is :  ki -- SHELL=bash
cd dir_a;make
make[1]: Entering directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/flags/dir_a'
MAKEFLAGS in dir_a is : wki -- SHELL=bash
dir_a finished!
make[1]: Leaving directory `/home/shiyanlou/Code/make_example/chapter8/flags/dir_a'
root dir finished!

可见顶层makefile中，MAKEFLAGS变量为“ik -- SHELL=bash”，-f选项没有添加进来。

底层makefile中，MAKEFLAGS变量为“ikw -- SHELL=bash”，除了多出默认需要传递的-w选项外，其它部分与顶层传参一致。

实验过程如下图所示：

六、实验总结

本次实验测试了make的递归执行及其过程中变量、命令行参数的传递规则。

七、课后习题

1.请测试export和unexport作用于同一个变量时，make的处理方式。

2.请使用MAKELEVEL变量进行编译流程控制。

3.请查找资料并测试$(MAKE)和make在命令行参数的传递处理上有何区别并设计实验进行测试。