Linux Makefile編譯使用的環(huán)境從helloworld入手
作為L(zhǎng)inux下的程序開發(fā)人員，大家一定都遇到過(guò)Makefile，用make命令來(lái)編譯自己寫的程序確實(shí)是很方便。一般情況下，大家都是手工寫一個(gè)簡(jiǎn)單Makefile，如果要想寫出一個(gè)符合自由軟件慣例的Linux Makefile編譯就不那么容易了。
在本文中，將給大家介紹如何使用autoconf和automake兩個(gè)工具來(lái)幫助我們自動(dòng)地生成符合自由軟件慣例的Linux Makefile編譯，這樣就可以象常見(jiàn)的GNU程序一樣，只要使用“./configure”，“make”，“make instal”就可以把程序安裝到Linux系統(tǒng)中去了。這將特別適合想做開放源代碼軟件的程序開發(fā)人員，又或如果你只是自己寫些小的Toy程序，那么這個(gè)文章對(duì)你也會(huì)有很大的幫助。
一、Makefile編譯介紹
Makefile編譯是用于自動(dòng)和鏈接的，一個(gè)工程有很多文件組成，每一個(gè)文件的改變都會(huì)導(dǎo)致工程的重新鏈接，但是不是所有的文件都需要重新編譯，Linux Makefile編譯中紀(jì)錄有文件的信息，在make時(shí)會(huì)決定在鏈接的時(shí)候需要重新編譯哪些文件。
Linux Makefile編譯的宗旨就是：讓編譯器知道要編譯一個(gè)文件需要依賴其他的哪些文件。當(dāng)那些依賴文件有了改變，編譯器會(huì)自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)最終的生成文件已經(jīng)過(guò)時(shí)，而重新編譯相應(yīng)的模塊。
Linux Makefile編譯的基本結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，但當(dāng)一個(gè)程序開發(fā)人員開始寫Linux Makefile編譯時(shí)，經(jīng)常會(huì)懷疑自己寫的是否符合慣例，而且自己寫的Makefile經(jīng)常和自己的開發(fā)環(huán)境相關(guān)聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)環(huán)境變量或路徑發(fā)生了變化后，Linux Makefile編譯可能還要跟著修改。這樣就造成了手工書寫Linux Makefile編譯的諸多問(wèn)題，automake恰好能很好地幫助我們解決這些問(wèn)題。
使用automake，程序開發(fā)人員只需要寫一些簡(jiǎn)單的含有預(yù)定義宏的文件，由autoconf根據(jù)一個(gè)宏文件生成configure，由automake根據(jù)另一個(gè)宏文件生成Makefile.in，再使用configure依據(jù)Makefile.in來(lái)生成一個(gè)符合慣例的Linux Makefile編譯。下面我們將詳細(xì)介紹Makefile的automake生成方法。
二、使用的環(huán)境
本文所提到的程序是基于Linux發(fā)行版本：Fedora Core release 1，它包含了我們要用到的autoconf，automake。
三、從helloworld入手
我們從大家最常使用的例子程序helloworld開始。 下面的過(guò)程如果簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)就是： 新建三個(gè)文件：
- helloworld.c
- configure.in
- Makefile.am
然后執(zhí)行：aclocal; autoconf; automake --add-missing; ./configure; make; ./helloworld 就可以看到Linux Makefile編譯被產(chǎn)生出來(lái)，而且可以將helloworld.c編譯通過(guò)。很簡(jiǎn)單吧，幾條命令就可以做出一個(gè)符合慣例的Linux Makefile編譯，感覺(jué)如何呀。 現(xiàn)在開始介紹詳細(xì)的過(guò)程：
1、建目錄在你的工作目錄下建一個(gè)helloworld目錄，我們用它來(lái)存放helloworld程序及相關(guān)文件，如在/home/my/build下：
- $ mkdir helloword
- $ cd helloworld
2、 helloworld.c然后用你自己最喜歡的編輯器寫一個(gè)hellowrold.c文件，如命令：vi helloworld.c。使用下面的代碼作為helloworld.c的內(nèi)容。
int main(int argc, char** argv) { printf("Hello, Linux World!\n"); return 0; } 完成后保存退出。 現(xiàn)在在helloworld目錄下就應(yīng)該有一個(gè)你自己寫的helloworld.c了。
3、生成configure 我們使用autoscan命令來(lái)幫助我們根據(jù)目錄下的源代碼生成一個(gè)configure.in的模板文件。 命令：
- $ autoscan
- $ ls
- configure.scan helloworld.c
執(zhí)行后在hellowrold目錄下會(huì)生成一個(gè)文件：configure.scan，我們可以拿它作為configure.in的藍(lán)本。現(xiàn)在將configure.scan改名為configure.in，并且編輯它，按下面的內(nèi)容修改，去掉無(wú)關(guān)的語(yǔ)句：
- ============================configure.in內(nèi)容開始=========================================
- # -*- Autoconf -*-
- # Process this file with autoconf to produce a configure script.
- AC_INIT(helloworld.c)
- AM_INIT_AUTOMAKE(helloworld, 1.0)
- # Checks for programs.
- AC_PROG_CC
- # Checks for libraries.
- # Checks for header files.
- # Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.
- # Checks for library functions.
- AC_OUTPUT(Makefile)
- ============================configure.in內(nèi)容結(jié)束=========================================
然后執(zhí)行命令aclocal和autoconf，分別會(huì)產(chǎn)生aclocal.m4及configure兩個(gè)文件：
- $ aclocal
- $ls
- aclocal.m4 configure.in helloworld.c
- $ autoconf
- $ ls
- aclocal.m4 autom4te.cache configure configure.in helloworld.c
大家可以看到configure.in內(nèi)容是一些宏定義，這些宏經(jīng)autoconf處理后會(huì)變成檢查系統(tǒng)特性、環(huán)境變量、軟件必須的參數(shù)的shell腳本。 autoconf 是用來(lái)生成自動(dòng)配置軟件源代碼腳本（configure）的工具。configure腳本能獨(dú)立于autoconf運(yùn)行，且在運(yùn)行的過(guò)程中，不需要用戶的干預(yù)。
要生成configure文件，你必須告訴autoconf如何找到你所用的宏。方式是使用aclocal程序來(lái)生成你的aclocal.m4。 aclocal根據(jù)configure.in文件的內(nèi)容，自動(dòng)生成aclocal.m4文件。aclocal是一個(gè)perl 腳本程序，它的定義是：“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac”。
autoconf從configure.in這個(gè)列舉編譯軟件時(shí)所需要各種參數(shù)的模板文件中創(chuàng)建configure。 autoconf需要GNU m4宏處理器來(lái)處理aclocal.m4，生成configure腳本。 m4是一個(gè)宏處理器。將輸入拷貝到輸出，同時(shí)將宏展開。
宏可以是內(nèi)嵌的，也可以是用戶定義的。除了可以展開宏，m4還有一些內(nèi)建的函數(shù)，用來(lái)引用文件，執(zhí)行命令，整數(shù)運(yùn)算，文本操作，循環(huán)等。m4既可以作為編譯器的前端，也可以單獨(dú)作為一個(gè)宏處理器。
4、新建Makefile.am 新建Makefile.am文件，命令： $ vi Makefile.am 內(nèi)容如下:
- AUTOMAKE_OPTIONS=foreign
- bin_PROGRAMS=helloworld
- helloworldhelloworld_SOURCES=helloworld.c
automake會(huì)根據(jù)你寫的Makefile.am來(lái)自動(dòng)生成Makefile.in。 Makefile.am中定義的宏和目標(biāo),會(huì)指導(dǎo)automake生成指定的代碼。例如，宏bin_PROGRAMS將導(dǎo)致編譯和連接的目標(biāo)被生成。
5、運(yùn)行automake 命令：
- $ automake --add-missing
- configure.in: installing `./install-sh'
- configure.in: installing `./mkinstalldirs'
- configure.in: installing `./missing'
- Makefile.am: installing `./depcomp'
automake會(huì)根據(jù)Makefile.am文件產(chǎn)生一些文件，包含最重要的Makefile.in。
6、執(zhí)行configure生成Linux Makefile編譯
- $ ./configure
- checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
- checking whether build environment is sane... yes
- checking for gawk... gawk
- checking whether make sets $(MAKE)... yes
- checking for gcc... gcc
- checking for C compiler default output... a.out
- checking whether the C compiler works... yes
- checking whether we are cross compiling... no
- checking for suffix of executables...
- checking for suffix of object files... o
- checking whether we are using the GNU C compiler... yes
- checking whether gcc accepts -g... yes
- checking for gcc option to accept ANSI C... none needed
- checking for style of include used by make... GNU
- checking dependency style of gcc... gcc3
- configure: creating ./config.status
- config.status: creating Makefile
- config.status: executing depfiles commands
- $ ls -l Makefile
- -rw-rw-r-- 1 yutao yutao 15035 Oct 15 10:40 Makefile
你可以看到，此時(shí)Linux Makefile編譯已經(jīng)產(chǎn)生出來(lái)了。
7、使用Linux Makefile編譯代碼
- $ make
- if gcc -DPACKAGE_NAME=\"\" -DPACKAGE_TARNAME=\"\" -DPACKAGE_VERSION=\"\" -
- DPACKAGE_STRING=\"\" -DPACKAGE_BUGREPORT=\"\" -DPACKAGE=\"helloworld\" -DVERSION=\"1.0\"
- -I. -I. -g -O2 -MT helloworld.o -MD -MP -MF ".deps/helloworld.Tpo" \
- -c -o helloworld.o `test -f 'helloworld.c' || echo './'`helloworld.c; \
- then mv -f ".deps/helloworld.Tpo" ".deps/helloworld.Po"; \
- else rm -f ".deps/helloworld.Tpo"; exit 1; \
- fi
- gcc -g -O2 -o helloworld helloworld.o
- 運(yùn)行helloworld
- $ ./helloworld
- Hello, Linux World!
這樣helloworld就編譯出來(lái)了，你如果按上面的步驟來(lái)做的話，應(yīng)該也會(huì)很容易地編譯出正確的helloworld文件。你還可以試著使用一些其他的make命令，如make clean，make install，make dist，看看它們會(huì)給你什么樣的效果。感覺(jué)如何？自己也能寫出這么專業(yè)的Linux Makefile編譯，老板一定會(huì)對(duì)你刮目相看。
四、深入淺出
針對(duì)上面提到的各個(gè)命令，我們?cè)僮鲂┰敿?xì)的介紹。
1、 autoscan
autoscan是用來(lái)掃描源代碼目錄生成configure.scan文件的。autoscan可以用目錄名做為參數(shù)，但如果你不使用參數(shù)的話，那么autoscan將認(rèn)為使用的是當(dāng)前目錄。autoscan將掃描你所指定目錄中的源文件，并創(chuàng)建configure.scan文件。
2、 configure.scan
configure.scan包含了系統(tǒng)配置的基本選項(xiàng)，里面都是一些宏定義。我們需要將它改名為configure.in
3、 aclocal
aclocal是一個(gè)perl 腳本程序。aclocal根據(jù)configure.in文件的內(nèi)容，自動(dòng)生成aclocal.m4文件。aclocal的定義是：“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac”。
4、 autoconf
autoconf是用來(lái)產(chǎn)生configure文件的。configure是一個(gè)腳本，它能設(shè)置源程序來(lái)適應(yīng)各種不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)，并且根據(jù)不同的系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生合適的Linux Makefile編譯，從而可以使你的源代碼能在不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)上被編譯出來(lái)。
configure.in文件的內(nèi)容是一些宏，這些宏經(jīng)過(guò)autoconf 處理后會(huì)變成檢查系統(tǒng)特性、環(huán)境變量、軟件必須的參數(shù)的shell腳本。configure.in文件中的宏的順序并沒(méi)有規(guī)定，但是你必須在所有宏的最前面和***面分別加上AC_INIT宏和AC_OUTPUT宏。
在configure.ini中：
#號(hào)表示注釋，這個(gè)宏后面的內(nèi)容將被忽略。 AC_INIT(FILE) 這個(gè)宏用來(lái)檢查源代碼所在的路徑。 AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION) 這個(gè)宏是必須的，它描述了我們將要生成的軟件包的名字及其版本號(hào)：PACKAGE是軟件包的名字，VERSION是版本號(hào)。當(dāng)你使用make dist命令時(shí)，它會(huì)給你生成一個(gè)類似helloworld-1.0.tar.gz的軟件發(fā)行包，其中就有對(duì)應(yīng)的軟件包的名字和版本號(hào)。
AC_PROG_CC 這個(gè)宏將檢查系統(tǒng)所用的C編譯器。 AC_OUTPUT(FILE) 這個(gè)宏是我們要輸出的Makefile的名字。 我們?cè)谑褂胊utomake時(shí)，實(shí)際上還需要用到其他的一些宏，但我們可以用aclocal 來(lái)幫我們自動(dòng)產(chǎn)生。執(zhí)行aclocal后我們會(huì)得到aclocal.m4文件。 產(chǎn)生了configure.in和aclocal.m4 兩個(gè)宏文件后，我們就可以使用autoconf來(lái)產(chǎn)生configure文件了。
5、 Makefile.am
Makefile.am是用來(lái)生成Makefile.in的，需要你手工書寫。Makefile.am中定義了一些內(nèi)容： AUTOMAKE_OPTIONS 這個(gè)是automake的選項(xiàng)。在執(zhí)行automake時(shí)，它會(huì)檢查目錄下是否存在標(biāo)準(zhǔn)GNU軟件包中應(yīng)具備的各種文件，例如AUTHORS、ChangeLog、NEWS等文件。我們將其設(shè)置成foreign時(shí)，automake會(huì)改用一般軟件包的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢查。
bin_PROGRAMS 這個(gè)是指定我們所要產(chǎn)生的可執(zhí)行文件的文件名。如果你要產(chǎn)生多個(gè)可執(zhí)行文件，那么在各個(gè)名字間用空格隔開。 helloworld_SOURCES 這個(gè)是指定產(chǎn)生“helloworld”時(shí)所需要的源代碼。
如果它用到了多個(gè)源文件，那么請(qǐng)使用空格符號(hào)將它們隔開。比如需要helloworld.h，helloworld.c那么請(qǐng)寫成helloworld_SOURCES= helloworld.h helloworld.c。 如果你在bin_PROGRAMS定義了多個(gè)可執(zhí)行文件，則對(duì)應(yīng)每個(gè)可執(zhí)行文件都要定義相對(duì)的filename_SOURCES。
6、 automake
我們使用automake --add-missing來(lái)產(chǎn)生Makefile.in。 選項(xiàng)--add-missing的定義是“add missing standard files to package”，它會(huì)讓automake加入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件包所必須的一些文件。我們用automake產(chǎn)生出來(lái)的Makefile.in文件是符合GNU Makefile慣例的，接下來(lái)我們只要執(zhí)行configure這個(gè)shell 腳本就可以產(chǎn)生合適的 Linux Makefile編譯 文件了。
7、 Makefile
在符合GNU Makefiel慣例的Makefile中，包含了一些基本的預(yù)先定義的操作： make 根據(jù)Linux Makefile編譯源代碼，連接，生成目標(biāo)文件，可執(zhí)行文件。 make clean 清除上次的make命令所產(chǎn)生的object文件（后綴為“.o”的文件）及可執(zhí)行文件。
make install 將編譯成功的可執(zhí)行文件安裝到系統(tǒng)目錄中，一般為/usr/local/bin目錄。 make dist 產(chǎn)生發(fā)布軟件包文件（即distribution package）。這個(gè)命令將會(huì)將可執(zhí)行文件及相關(guān)文件打包成一個(gè)tar.gz壓縮的文件用來(lái)作為發(fā)布軟件的軟件包。
它會(huì)在當(dāng)前目錄下生成一個(gè)名字類似“PACKAGE-VERSION.tar.gz”的文件。PACKAGE和VERSION，是我們?cè)赾onfigure.in中定義的AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE, VERSION)。 make distcheck 生成發(fā)布軟件包并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試檢查，以確定發(fā)布包的正確性。這個(gè)操作將自動(dòng)把壓縮包文件解開，然后執(zhí)行configure命令，并且執(zhí)行make，來(lái)確認(rèn)編譯不出現(xiàn)錯(cuò)誤，***提示你軟件包已經(jīng)準(zhǔn)備好，可以發(fā)布了。
- ===============================================
- helloworld-1.0.tar.gz is ready for distribution
- ===============================================
- make distclean
類似make clean，但同時(shí)也將configure生成的文件全部刪除掉，包括Linux Makefile編譯。
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上面的介紹，你應(yīng)該可以很容易地生成一個(gè)你自己的符合GNU慣例的Linux Makefile編譯文件及對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目文件。如果你想寫出更復(fù)雜的且符合慣例的Linux Makefile編譯，你可以參考一些開放代碼的項(xiàng)目中的configure.in和Makefile.am文件，比如：嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)sqlite，單元測(cè)試cppunit。
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