自、管
分类: LINUX
2010-06-23 17:21:17
#include
int func(int n)
{
int sum=0,i;
for(i=0; i
sum+=i;
}
return sum;
}
main()
{
int i;
long result = 0;
for(i=1; i<=100; i++)
{
result += i;
}
printf("result[1-100] = %d \n", result );
printf("result[1-250] = %d \n", func(250) );
}
编译生成执行文件(Linux下):
[david@DAVID david]$ gcc –g test.c -o test
使用gdb调试:
[david@DAVID david]$ gdb test <---------- 启动gdb
GNU gdb Red Hat Linux (5.3post-0.20021129.18rh)
Copyright 2003 Free Software Foundation, Inc.
gdb is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for gdb. Type "show warranty" for details.
This gdb was configured as "i386-redhat-Linux-gnu"...
(gdb)
键入 l命令相当于list命令,从第一行开始列出源码:
[david@DAVID david]$ gdb test
GNU gdb Red Hat Linux (5.3post-0.20021129.18rh)
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Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for gdb. Type "show warranty" for details.
This gdb was configured as "i386-redhat-Linux-gnu"...
(gdb) l
7 {
8 sum+=i;
9 }
10 return sum;
11 }
12
13 main()
14 {
15 int i;
16 long result = 0;
(gdb)
17 for(i=1; i<=100; i++)
18 {
19 result += i;
20 }
21 printf("result[1-100] = %d \n", result );
22 printf("result[1-250] = %d \n", func(250) );
23 }
(gdb) break 16 <-------------------- 设置断点,在源程序第16行处。
Breakpoint 1 at 0x804836a: file test.c, line 16.
(gdb) break func <-------------------- 设置断点,在函数func()入口处。
Breakpoint 2 at 0x804832e: file test.c, line 5.
(gdb) info break <-------------------- 查看断点信息。
Num Type Disp Enb Address What
1 breakpoint keep y 0x0804836a in main at test.c:16
2 breakpoint keep y 0x0804832e in func at test.c:5
(gdb) r <--------------------- 运行程序,run命令简写
Starting program: /home/david/test
Breakpoint 1, main () at test.c:16 <---------- 在断点处停住。
16 long result = 0;
(gdb) n <--------------------- 单条语句执行,next命令简写。
17 for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
19 result += i;
(gdb) n
17 for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) n
19 result += i;
(gdb) n
17 for(i=1; i<=100; i++)
(gdb) c <--------------------- 继续运行程序,continue命令简写。
Continuing.
result[1-100] = 5050 <----------程序输出。
Breakpoint 2, func (n=250) at test.c:5
5 int sum=0,i;
(gdb) n
6 for(i=0; i
$1 = 1107620064
(gdb) n
8 sum+=i;
(gdb) n
6 for(i=0; i
$2 = 0
(gdb) bt <--------------------- 查看函数堆栈。
#0 func (n=250) at test.c:6
#1 0x080483b2 in main () at test.c:22
#2 0x42015574 in __libc_start_main () from /lib/tls/libc.so.6
(gdb) finish <--------------------- 退出函数。
Run till exit from #0 func (n=250) at test.c:6
0x080483b2 in main () at test.c:22
22 printf("result[1-250] = %d \n", func(250) );
Value returned is $3 = 31125
(gdb) c <--------------------- 继续运行。
Continuing.
result[1-250] = 31125
Program exited with code 027. <--------程序退出,调试结束。
(gdb) q <--------------------- 退出gdb。
[david@DAVID david]$
有了以上的感性认识,下面来系统地学习一下gdb。
4.2 使 用 gdb
gdb主要调试的是C/C++的程序。要调试C/C++的程序,首先在编译时,必须要把调试信息加到可执行文件中。使用编译器(cc/gcc/g++)的 -g 参数即可。如:
[david@DAVID david]$ gcc -g hello.c -o hello
[david@DAVID david]$ g++ -g hello.cpp -o hello
如果没有-g,将看不见程序的函数名和变量名,代替它们的全是运行时的内存地址。当用-g把调试信息加入,并成功编译目标代码以后,看看如何用gdb来调试。
启动gdb的方法有以下几种:
1. gdb
program也就是执行文件,一般在当前目录下。
2. gdb
用gdb同时调试一个运行程序和core文件,core是程序非法执行后,core dump后产生的文件。
3. gdb
如果程序是一个服务程序,那么可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去,并调试它。program应该在PATH环境变量中搜索得到。
gdb启动时,可以加上一些gdb的启动开关,详细的开关可以用gdb -help查看。下面只列举一些比较常用的参数:
-symbols
-s
从指定文件中读取符号表。
-se file
从指定文件中读取符号表信息,并把它用在可执行文件中。
-core
-c
调试时core dump的core文件。
-directory
-d
加入一个源文件的搜索路径。默认搜索路径是环境变量中PATH所定义的路径。
4.2.1 gdb的命令概貌
启动gdb后,进入gdb的调试环境中,就可以使用gdb的命令开始调试程序了。gdb的命令可以使用help命令来查看,如下所示:
[david@DAVID david]$ gdb
GNU gdb Red Hat Linux (5.3post-0.20021129.18rh)
Copyright 2003 Free Software Foundation, Inc.
gdb is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for gdb. Type "show warranty" for details.
This gdb was configured as "i386-redhat-Linux-gnu".
(gdb) help
List of classes of commands:
aliases -- Aliases of other commands
breakpoints -- Making program stop at certain points
data -- Examining data
files -- Specifying and examining files
internals -- Maintenance commands
obscure -- Obscure features
running -- Running the program
stack -- Examining the stack
status -- Status inquiries
support -- Support facilities
tracepoints -- Tracing of program execution without stopping the program
user-defined -- User-defined commands
Type "help" followed by a class name for a list of commands in that class.
Type "help" followed by command name for full documentation.
Command name abbreviations are allowed if unambiguous.
(gdb)
gdb的命令很多,gdb将之分成许多种类。help命令只是列出gdb的命令种类,如果要看其中的命令,可以使用help
(gdb) help data
Examining data.
List of commands:
append -- Append target code/data to a local file
call -- Call a function in the program
delete display -- Cancel some expressions to be displayed when program stops
delete mem -- Delete memory region
disable display -- Disable some expressions to be displayed when program stops
disable mem -- Disable memory region
disassemble -- Disassemble a specified section of memory
display -- Print value of expression EXP each time the program stops
dump -- Dump target code/data to a local file
enable display -- Enable some expressions to be displayed when program stops
enable mem -- Enable memory region
inspect -- Same as "print" command
mem -- Define attributes for memory region
output -- Like "print" but don't put in value history and don't print newline
print -- Print value of expression EXP
printf -- Printf "printf format string"
ptype -- Print definition of type TYPE
restore -- Restore the contents of FILE to target memory
set -- Evaluate expression EXP and assign result to variable VAR
set variable -- Evaluate expression EXP and assign result to variable VAR
undisplay -- Cancel some expressions to be displayed when program stops
whatis -- Print data type of expression EXP
x -- Examine memory: x/FMT ADDRESS
Type "help" followed by command name for full documentation.
Command name abbreviations are allowed if unambiguous.
(gdb)
也可以直接用help [command]来查看命令的帮助。
gdb中,输入命令时,可以不用输入全部命令,只用输入命令的前几个字符就可以了。当然,命令的前几个字符应该标志着一个惟一的命令,在Linux下,可以按两次TAB键来补齐命令的全称,如果有重复的,那么gdb会把它全部列出来。
示例一:在进入函数func时,设置一个断点。可以输入break func,或是直接输入b func。
(gdb) b func
Breakpoint 1 at 0x804832e: file test.c, line 5.
(gdb)
示例二:输入b按两次TAB键,你会看到所有b开头的命令。
(gdb) b
backtrace break bt
要退出gdb时,只用输入quit或其简称q就行了。
4.2.2 gdb中运行Linux的shell程序
在gdb环境中,可以执行Linux的shell命令:
shell
调用Linux的shell来执行
还有一个gdb命令是make:
make
可以在gdb中执行make命令来重新build自己的程序。这个命令等价于shell make
4.2.3 在gdb中运行程序
当以gdb
在gdb中,运行程序使用r或是run命令。程序的运行,有可能需要设置下面四方面的事。
1. 程序运行参数
set args 可指定运行时参数。如:
set args 10 20 30 40 50
show args 命令可以查看设置好的运行参数。
2. 运行环境
path
show paths 查看程序的运行路径。
set environment varname [=value] 设置环境变量。如:
set env USER=hchen
show environment [varname] 查看环境变量。
3. 工作目录
cd
pwd 显示当前的所在目录。
4. 程序的输入输出
info terminal 显示程序用到的终端的模式。
使用重定向控制程序输出。如:
run > outfile
tty命令可以指写输入输出的终端设备。如:
tty /dev/ttyb
4.2.4 调试已运行的程序
调试已经运行的程序有两种方法:
● 在Linux下用ps(第一章已经对ps作了介绍)查看正在运行的程序的PID(进程ID),然后用gdb
● 先用gdb
4.2.5 暂停/恢复程序运行
调试程序中,暂停程序运行是必需的,gdb可以方便地暂停程序的运行。可以设置程序在哪行停住,在什么条件下停住,在收到什么信号时停往等,以便于用户查看运行时的变量,以及运行时的流程。
当进程被gdb停住时,可以使用info program 来查看程序是否在运行、进程号、被暂停的原因。
在gdb中,有以下几种暂停方式:断点(BreakPoint)、观察点(WatchPoint)、捕捉点(CatchPoint)、信号(Signals)及线程停止(Thread Stops)。
如果要恢复程序运行,可以使用c或是continue命令。
1. 设置断点(BreakPoint)
用break命令来设置断点。有下面几种设置断点的方法:
break
在进入指定函数时停住。C++中可以使用class::function或function(type,type)格式来指定函数名。
break
在指定行号停住。
break +offset
break -offset
在当前行号的前面或后面的offset行停住。offiset为自然数。
break filename:linenum
在源文件filename的linenum行处停住。
break filename:function
在源文件filename的function函数的入口处停住。
break *address
在程序运行的内存地址处停住。
break
该命令没有参数时,表示在下一条指令处停住。
break ... if
condition表示条件,在条件成立时停住。比如在循环体中,可以设置break if i=100,表示当i为100时停住程序。
查看断点时,可使用info命令,如下所示(注:n表示断点号):
info breakpoints [n]
info break [n]
2. 设置观察点(WatchPoint)
观察点一般用来观察某个表达式(变量也是一种表达式)的值是否变化了。如果有变化,马上停住程序。有下面的几种方法来设置观察点:
watch
为表达式(变量)expr设置一个观察点。一旦表达式值有变化时,马上停住程序。
rwatch
当表达式(变量)expr被读时,停住程序。
awatch
当表达式(变量)的值被读或被写时,停住程序。
info watchpoints
列出当前设置的所有观察点。
3. 设置捕捉点(CatchPoint)
可设置捕捉点来补捉程序运行时的一些事件。如载入共享库(动态链接库)或是C++的异常。设置捕捉点的格式为:
catch
当event发生时,停住程序。event可以是下面的内容:
● throw 一个C++抛出的异常 (throw为关键字)。
● catch 一个C++捕捉到的异常 (catch为关键字)。
● exec 调用系统调用exec时(exec为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)。
● fork 调用系统调用fork时(fork为关键字,目前此功能只在HP-UX下有用)。
● vfork 调用系统调用vfork时(vfork为关键字,目前此功能只在HP-UX下有)。
● load 或 load
● unload 或 unload
tcatch
只设置一次捕捉点,当程序停住以后,应点被自动删除。
4. 维护停止点
上面说了如何设置程序的停止点,gdb中的停止点也就是上述的三类。在gdb中,如果觉得已定义好的停止点没有用了,可以使用delete、clear、disable、enable这几个命令来进行维护。
Clear
清除所有的已定义的停止点。
clear
clear
清除所有设置在函数上的停止点。
clear
clear
清除所有设置在指定行上的停止点。
delete [breakpoints] [range...]
删除指定的断点,breakpoints为断点号。如果不指定断点号,则表示删除所有的断点。range 表示断点号的范围(如:3-7)。其简写命令为d。
比删除更好的一种方法是disable停止点。disable了的停止点,gdb不会删除,当还需要时,enable即可,就好像回收站一样。
disable [breakpoints] [range...]
disable所指定的停止点,breakpoints为停止点号。如果什么都不指定,表示disable所有的停止点。简写命令是dis.
enable [breakpoints] [range...]
enable所指定的停止点,breakpoints为停止点号。
enable [breakpoints] once range...
enable所指定的停止点一次,当程序停止后,该停止点马上被gdb自动disable。
enable [breakpoints] delete range...
enable所指定的停止点一次,当程序停止后,该停止点马上被gdb自动删除。
5. 停止条件维护
前面在介绍设置断点时,提到过可以设置一个条件,当条件成立时,程序自动停止。这是一个非常强大的功能,这里,专门介绍这个条件的相关维护命令。
一般来说,为断点设置一个条件,可使用if关键词,后面跟其断点条件。并且,条件设置好后,可以用condition命令来修改断点的条件(只有break和watch命令支持if,catch目前暂不支持if)。
condition
修改断点号为bnum的停止条件为expression。
condition
清除断点号为bnum的停止条件。
还有一个比较特殊的维护命令ignore,可以指定程序运行时,忽略停止条件几次。
ignore
表示忽略断点号为bnum的停止条件count次。
6. 为停止点设定运行命令
可以使用gdb提供的command命令来设置停止点的运行命令。也就是说,当运行的程序在被停住时,我们可以让其自动运行一些别的命令,这很有利行自动化调试。
commands [bnum]
... command-list ...
end
为断点号bnum指定一个命令列表。当程序被该断点停住时,gdb会依次运行命令列表中的命令。
例如:
break foo if x>0
commands
printf "x is %d\n",x
continue
end
断点设置在函数foo中,断点条件是x>0,如果程序被断住后,也就是一旦x的值在foo函数中大于0,gdb会自动打印出x的值,并继续运行程序。
如果要清除断点上的命令序列,那么只要简单地执行一下commands命令,并直接在输入end就行了。
7. 断点菜单
在C++中,可能会重复出现同一个名字的函数若干次(函数重载)。在这种情况下,break
(gdb) b String::after
[0] cancel
[1] all
[2] file:String.cc; line number:867
[3] file:String.cc; line number:860
[4] file:String.cc; line number:875
[5] file:String.cc; line number:853
[6] file:String.cc; line number:846
[7] file:String.cc; line number:735
> 2 4 6
Breakpoint 1 at 0xb26c: file String.cc, line 867.
Breakpoint 2 at 0xb344: file String.cc, line 875.
Breakpoint 3 at 0xafcc: file String.cc, line 846.
Multiple breakpoints were set.
Use the "delete" command to delete unwanted
breakpoints.
(gdb)
可见,gdb列出了所有after的重载函数,选一下列表编号就行了。0表示放弃设置断点,1表示所有函数都设置断点。
8. 恢复程序运行和单步调试
当程序被停住后,可以用continue命令恢复程序的运行直到程序结束,或下一个断点到来。也可以使用step或next命令单步跟踪程序。
continue [ignore-count]
c [ignore-count]
fg [ignore-count]
恢复程序运行,直到程序结束,或是下一个断点到来。ignore-count表示忽略其后的断点次数。continue,c,fg三个命令都是一样的意思。
step
单步跟踪,如果有函数调用,它会进入该函数。进入函数的前提是,此函数被编译有debug信息。很像VC等工具中的step in。后面可以加count也可以不加,不加表示一条条地执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。
next
同样单步跟踪,如果有函数调用,它不会进入该函数(很像VC等工具中的step over)。后面可以加count也可以不加,不加表示一条条地执行,加表示执行后面的count条指令,然后再停住。
set step-mode
set step-mode on
打开step-mode模式。在进行单步跟踪时,程序不会因为没有debug信息而不停住。这个参数有很利于查看机器码。
set step-mod off
关闭step-mode模式。
finish
运行程序,直到当前函数完成返回。并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息。
until 或 u
当厌倦了在一个循环体内单步跟踪时,这个命令可以运行程序直到退出循环体。
stepi 或 si
nexti 或 ni
单步跟踪一条机器指令。一条程序代码有可能由数条机器指令完成,stepi和nexti可以单步执行机器指令。与之一样有相同功能的命令是display/i $pc,当运行完这个命令后,单步跟踪会在显示出程序代码的同时显示出机器指令(也就是汇编代码)。
9. 信号(Signals)
信号是一种软中断,是一种处理异步事件的方法。
一般来说,操作系统都支持许多信号,尤其是Linux,比较重要的应用程序一般都会处理信号。Linux定义了许多信号,比如SIGINT表示中断字符信号,也就是Ctrl+C的信号,SIGBUS表示硬件故障的信号;SIGCHLD表示子进程状态改变信号;SIGKILL表示终止程序运行的信号等。信号量编程是UNIX下非常重要的一种技术。
gdb有能力在调试程序的时候处理任何一种信号。可以告诉gdb需要处理哪一种信号;可以要求gdb收到所指定的信号时,马上停住正在运行的程序,以供用户进行调试。可用gdb的handle命令来完成这一功能。
handle
在gdb中定义一个信号处理。信号
nostop
当被调试的程序收到信号时,gdb不会停住程序的运行,但会显示出消息告诉用户收到这种信号。
stop
当被调试的程序收到信号时,gdb会停住程序。
print
当被调试的程序收到信号时,gdb会显示出一条信息。
noprint
当被调试的程序收到信号时,gdb不会告诉用户收到信号的信息。
Pass
noignore
当被调试的程序收到信号时,gdb不处理信号。这表示gdb会把这个信号交给被调试程序处理。
Nopass
ignore
当被调试的程序收到信号时,gdb不会让被调试程序来处理这个信号。
info signals
info handle
查看有哪些信号在被gdb检测。
10. 线程(Thread Stops)
如果程序是多线程的话,可以定义断点是否在所有的线程上,或是在某个特定的线程上。gdb很容易完成这一工作。
break
break
linespec指定了断点设置的源程序的行号。threadno指定了线程的ID,注意,这个ID是gdb分配的,可以通过info threads命令来查看正在运行程序中的线程信息。如果不指定thread
(gdb) break frik.c:13 thread 28 if bartab > lim
当程序被gdb停住时,所有的运行线程都会被停住。这方便用户查看运行程序的总体情况。而在恢复程序运行时,所有的线程也会被恢复运行。那怕是主进程在被单步调试时。
4.2.6 查看栈信息
当程序被停住时,需要做的第一件事就是查看程序是在哪里停住的。当程序调用了一个函数时,函数的地址、函数参数、函数内的局部变量都会被压入“栈”(Stack)中。可以用gdb命令来查看当前的栈中的信息。
下面是一些查看函数调用栈信息的gdb命令:
backtrace
bt
打印当前的函数调用栈的所有信息。如:
(gdb) bt
#0 func (n=250) at tst.c:6
#1 0x08048524 in main (argc=1, argv=0xbffff674) at tst.c:30
#2 0x400409ed in __libc_start_main () from /lib/libc.so.6
从上可以看出函数的调用栈信息:__libc_start_main --> main() --> func()
backtrace
bt
n是一个正整数,表示只打印栈顶上n层的栈信息。
backtrace <-n>
bt <-n>
-n表示一个负整数,表示只打印栈底下n层的栈信息。
如果要查看某一层的信息,需要切换当前的栈。一般来说,程序停止时,最顶层的栈就是当前栈,如果要查看栈下面层的详细信息,首先要做的是切换当前栈。
frame
f
n是一个从0开始的整数,是栈中的层编号。比如:frame 0表示栈顶,frame 1表示栈的第二层。
up
表示向栈的上面移动n层,可以不输入n,表示向上移动一层。
down
表示向栈的下面移动n层,可以不输入n,表示向下移动一层。
上面的命令,都会输出移动到的栈层的信息。如果不想让其输出信息。可以使用这三个命令:
● select-frame
● up-silently
● down-silently
查看当前栈层的信息,可以用以下gdb命令:
frame 或 f
显示出这些信息:栈的层编号,当前的函数名,函数参数值,函数所在文件及行号,函数执行到的语句。
info frame
info f
命令会显示出更为详细的当前栈层的信息,只不过,大多数都是运行时的内内地址。比如:函数地址,调用函数的地址,被调用函数的地址,目前函数的程序语言、函数参数地址及值、局部变量的地址等。如:
(gdb) bt
#0 main () at test.c:23
#1 0x42015574 in __libc_start_main () from /lib/tls/libc.so.6
(gdb) info f
Stack level 0, frame at 0xbfffef48:
eip = 0x80483c3 in main (test.c:23); saved eip 0x42015574
called by frame at 0xbfffef68
source language c.
Arglist at 0xbfffef48, args:
Locals at 0xbfffef48, Previous frame's sp in esp
Saved registers:
ebp at 0xbfffef48, eip at 0xbfffef4c
(gdb)
info args
显示出当前函数的参数名及值。
info locals
显示出当前函数中所有局部变量及值。
info catch
显示出当前函数中的异常处理信息。
4.2.7 查看源程序
1. 显示源代码
gdb 可以打印出所调试程序的源代码,当然,在程序编译时一定要加上-g参数,把源程序信息编译到执行文件中,不然就看不到源程序了。当程序停下来以后,gdb会报告程序停在了程序的第几行上。可以用list命令来显示程序的源代码。下面介绍查看源代码的gdb命令。
list
显示程序第linenum行的周围的源程序。
list
显示函数名为function的函数的源程序。
list
显示当前行后面的源程序。
list -
显示当前行前面的源程序。
一般是显示当前行的上5行和下5行,或者显示当前行的上2行和下8行,默认共显示10行。当然,也可以定制显示的范围。使用下面的命令可以设置一次显示源程序的行数:
set listsize
设置一次显示源代码的行数。
show listsize
查看当前listsize的设置。
list命令还有下面的用法:
list
显示从first行到last行之间的源代码。
list ,
显示从当前行到last行之间的源代码。
list +
向后显示源代码。
一般来说,在list后面可以跟以下这些的参数:
●
● <+offset> 当前行号的正偏移量
● <-offset> 当前行号的负偏移量
●
●
●
● <*address> 程序运行时的语句在内存中的地址
2. 搜索源代码
不仅如此,gdb还提供了源代码搜索的命令:
forward-search
search
向前面搜索。
reverse-search
全部搜索。
其中,
3. 指定源文件的路径
某些时候,用-g编译过后的执行程序中只是包括了源文件的名字,没有路径名。gdb提供了可以让用户指定源文件的路径的命令,以便gdb进行搜索。
directory
dir
加一个源文件路径到当前路径的前面。如果要指定多个路径,在UNIX下可以使用“:”,在Windows下可以使用“;”。
directory
清除所有的自定义的源文件搜索路径信息。
show directories
显示定义了的源文件搜索路径。
4. 源代码的内存
可以使用info line命令来查看源代码在内存中的地址。info line后面可以跟“行号” 、“函数名” 、“文件名:行号” 、“文件名:函数名”,这个命令会显示出所指定的源码在运行时的内存地址,如:
((gdb) info line test.c : func
Line 4 of "test.c" starts at address 0x8048328
and ends at 0x804832e
还有一个命令(disassemble)可以查看源程序的当前执行时的机器码,这个命令会把目前内存中的指令dump出来。如下面的示例表示查看函数func的汇编代码:
(gdb) disassemble func
Dump of assembler code for function func:
0x08048328
0x08048329
0x0804832b
0x0804832e
0x08048335
0x0804833c
0x0804833f
0x08048342
0x08048344
0x08048346
0x08048349
0x0804834c
0x0804834e
0x08048351
0x08048353
0x08048355
0x08048358
0x08048359
End of assembler dump.
(gdb)
4.2.8 查看运行时数据
在调试程序时,当程序被停住时,可以使用print命令(简写命令为p),或是同义命令inspect来查看当前程序的运行数据。print命令的格式是:
print
print /
1. 表达式
print和许多gdb的命令一样,可以接受一个表达式,gdb会根据当前的程序运行的数据来计算这个表达式。既然是表达式,那么就可以是当前程序运行中的常量、变量、函数等内容。可惜的是gdb不能使用在程序中所定义的宏。
表达式的语法应该是当前所调试的语言的语法,由于C/C++是一种大众型的语言,所以,本文中的例子都是关于C/C++的。而关于用gdb调试其他语言的内容,将在后面介绍。
在表达式中,有几种gdb所支持的操作符,它们可以用在任何一种语言中。
@
是一个和数组有关的操作符,在后面会有更详细的说明。
::
指定一个在文件或是一个函数中的变量。
{
表示一个指向内存地址
2. 程序变量
在gdb中,可以随时查看以下3种变量的值:
● 全局变量(所有文件可见的)
● 静态全局变量(当前文件可见的)
● 局部变量(当前Scope可见的)
如果局部变量和全局变量发生冲突(也就是重名),一般情况下是局部变量会隐藏全局变量。也就是说,如果一个全局变量和一个函数中的局部变量同名时,如果当前停止点在函数中,用print显示出的变量的值会是函数中的局部变量的值。如果此时想查看全局变量的值,可以使用“::”操作符:
file::variable
function::variable
可以通过这种形式指定所要查看的变量,是哪个文件中的或是哪个函数中的。例如,查看文件f2.c中的全局变量x的值:
(gdb) p 'f2.c'::x
当然,“::”操作符会和C++中的发生冲突,gdb能自动识别“::”是否C++的操作符,所以不必担心在调试C++程序时会出现异常。
另外,需要注意的是,如果程序编译时开启了优化选项,那么在用gdb调试被优化过的程序时,可能会发生某些变量不能访问,或是取值错误的情况。这个是很正常的,因为优化程序会删改程序,整理程序的语句顺序,剔除一些无意义的变量等。所以在gdb调试这种程序时,运行时的指令和所编写的指令就不一样,也就会出现想象不到的结果。对付这种情况,需要在编译程序时关闭编译优化。一般来说,几乎所有的编译器都支持编译优化的开关,例如,GNU的C/C++编译器GCC,可以使用-gstabs选项来解决这个问题。关于编译器的参数,请查看编译器的使用说明文档。
3. 数组
有时候需要查看一段连续的内存空间的值。比如数组的一段,或是动态分配的数据的大小。可以使用gdb的@操作符。@的左边是第一个内存地址的值,@的右边则是想查看的内存的长度。例如,程序中有这样的语句:
int *array = (int *) malloc (len *sizeof (int));
于是,在gdb调试过程中,可以用如下命令显示出这个动态数组的取值:
p
@的左边是数组的首地址的值,也就是变量array所指向的内容,右边则是数据的长度,其保存在变量len中。其输出结果,大约是下面这个样子的:
(gdb) p
$1={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40}
如果是静态数组的话,直接用print数组名就可以显示数组中所有数据的内容了。
4. 输出格式
一般来说,gdb会根据变量的类型输出变量的值。但也可以自定义gdb的输出格式。例如,想输出一个整数的十六进制或是二进制来查看这个整型变量中的位的情况。要做到这样,可以使用gdb的数据显示格式:
● x 按十六进制格式显示变量。
● d 按十进制格式显示变量。
● u 按十六进制格式显示无符号整型。
● o 按八进制格式显示变量。
● t 按二进制格式显示变量。
● a 按十六进制格式显示变量。
● c 按字符格式显示变量。
● f 按浮点数格式显示变量。
(gdb) p i
$21 = 101
(gdb) p/a i
$22 = 0x65
(gdb) p/c i
$23 = 101 'e'
(gdb) p/f i
$24 = 1.41531145e-43
(gdb) p/x i
$25 = 0x65
(gdb) p/t i
$26 = 1100101
5. 查看内存
可以使用examine命令(简写是x)来查看内存地址中的值。x命令的语法如下所示:
x/
● n、f、u是可选的参数。
● n 是一个正整数,表示显示内存的长度,也就是说从当前地址向后显示几个地址的内容。
● f 表示显示的格式,参见上面。如果地址所指的是字符串,那么格式可以是s,如果是指令地址,那么格式可以是i。
● u 表示从当前地址往后请求的字节数,如果不指定的话,gdb默认是4个bytes。u参数可以用下面的字符来代替:b表示单字节,h表示双字节,w表示四字节,g表示八字节。当指定了字节长度后,gdb会从指定的内存地址开始,读写指定字节,并把其当作一个值取出来。
●
n/f/u三个参数可以一起使用。例如:
x/3uh 0x54320
表示从内存地址0x54320读取内容,h表示以双字节为1个单位,3表示3个单位,u表示按十六进制显示。
6. 自动显示
可以设置一些自动显示的变量,当程序停住时,或是在单步跟踪时,这些变量会自动显示。相关的gdb命令是display。
display
display/
display/
expr是一个表达式,fmt表示显示的格式,addr表示内存地址。当用display设定好了一个或多个表达式后,只要程序停下来,gdb会自动显示所设置的这些表达式的值。
格式i和s同样被display支持,一个非常有用的命令是:
display/i $pc
$pc是gdb的环境变量,表示指令的地址,/i则表示输出格式为机器指令码,也就是汇编。于是当程序停下后,就会出现源代码和机器指令码相对应的情形,这是一个很有意思的功能。
下面是一些和display相关的gdb命令:
undisplay
delete display
删除自动显示,dnums意为设置好了的自动显示的编号。如果要同时删除几个编号,可以用空格分隔;如果要删除一个范围内的编号,可以用减号表示(如:2-5)。
disable display
enable display
disable和enalbe不删除自动显示的设置,而只是让其失效和恢复。
info display
查看display设置的自动显示的信息。gdb会显示出一张表格,报告调试中设置了多少个自动显示设置,其中包括设置的编号、表达式及是否enable。
7. 设置显示选项
gdb中关于显示的选项比较多,这里只列举大多数常用的选项。
set print address
set print address on
打开地址输出,当程序显示函数信息时,gdb会显出函数的参数地址。系统默认为打开的,如:
(gdb) f
#0 set_quotes (lq=0x34c78 "<<", rq=0x34c88 ">>")
at input.c:530
530 if (lquote != def_lquote)
set print address off
关闭函数的参数地址显示,如:
(gdb) set print addr off
(gdb) f
#0 set_quotes (lq="<<", rq=">>") at input.c:530
530 if (lquote != def_lquote)
show print address
查看当前地址显示选项是否打开。
set print array
set print array on
打开数组显示。打开后当数组显示时,每个元素占一行;如果不打开的话,每个元素以逗号分隔。这个选项默认是关闭的。
set print array off
show print array
set print elements
这个选项主要是设置数组的,如果数组太大了,就可以指定一个
show print elements
查看print elements的选项信息。
set print null-stop
如果打开了这个选项,那么当显示字符串时,遇到结束符则停止显示。这个选项默认为off。
set print pretty on
如果打开printf pretty这个选项,那么当gdb显示结构体时会比较漂亮。如:
$1 = {
next = 0x0,
flags = {
sweet = 1,
our = 1
},
meat = 0x54 "Pork"
}
set print pretty off
关闭printf pretty这个选项,gdb显示结构体时会如下显示:
$1 = {next = 0x0, flags = {sweet = 1, sour = 1}, meat = 0x54 "Pork"}
show print pretty
查看gdb是如何显示结构体的。
set print sevenbit-strings
设置字符显示,是否按“\nnn”的格式显示。如果打开,则字符串或字符数据按\nnn显示,如“\065”。
show print sevenbit-strings
查看字符显示开关是否打开。
set print union
设置显示结构体时,是否显示其内的联合体数据。例如有以下数据结构:
typedef enum {Tree, Bug} Species;
typedef enum {Big_tree, Acorn, Seedling} Tree_forms;
typedef enum {Caterpillar, Cocoon, Butterfly}
Bug_forms;
struct thing {
Species it;
union {
Tree_forms tree;
Bug_forms bug;
} form;
};
struct thing foo = {Tree, {Acorn}};
当打开这个开关时,执行 p foo 命令后,会如下显示:
$1 = {it = Tree, form = {tree = Acorn, bug = Cocoon}}
当关闭这个开关时,执行 p foo 命令后,会如下显示:
$1 = {it = Tree, form = {...}}
show print union
查看联合体数据的显示方式。
set print object
在C++中,当一个对象指针指向其派生类时,如果打开这个选项,gdb会自动按照虚方法调用的规则显示输出,如果关闭这个选项,gdb就不管虚函数表了。这个选项默认是off。
show print object
查看对象选项的设置。
set print static-members
这个选项表示,当显示一个C++对象中的内容时,是否显示其中的静态数据成员。默认是on。
show print static-members
查看静态数据成员选项设置。
set print vtbl
当此选项打开时,gdb将用比较规整的格式来显示虚函数表时。其默认是关闭的。
show print vtbl
查看虚函数显示格式的选项。
8. 历史记录
当用gdb的print查看程序运行时的数据时,每一个print都会被gdb记录下来。gdb会以$1, $2, $3 .....这样的方式为每一个print命令编上号。于是,可以使用这个编号访问以前的表达式,如$1。这个功能所带来的好处是,如果先前输入了一个比较长的表达式,并想查看这个表达式的值,可以使用历史记录来访问,省去了重复输入。
9. gdb环境变量
可以在gdb的调试环境中定义自己的变量,用来保存一些调试程序中的运行数据。
要定义一个gdb的变量很简单,只需使用gdb的set命令。gdb的环境变量和UNIX一样,也是以$起头。如:
set $foo = *object_ptr
使用环境变量时,gdb会在第一次使用时创建这个变量,而在以后的使用中,则直接对其赋值。环境变量没有类型,可以给环境变量定义任意的类型,包括结构体和数组。
show convenience
该命令查看当前所设置的所有的环境变量。
这是一个比较强大的功能,环境变量和程序变量的交互使用将使得程序调试更为灵活便捷。例如:
set $i = 0
print bar[$i++]->contents
输入这样的命令后,只用按回车键,重复执行上一条语句,环境变量会自动累加,从而完成逐个输出的功能。
10. 查看寄存器
要查看寄存器的值,很简单,可以使用如下命令:
info registers
查看寄存器的情况(除了浮点寄存器)。
info all-registers
查看所有寄存器的情况(包括浮点寄存器)。
info registers
查看所指定的寄存器的情况。
寄存器中放置了程序运行时的数据,比如程序当前运行的指令地址(ip),程序的当前堆栈地址(sp)等。同样可以使用print命令来访问寄存器的情况,只需要在寄存器名字前加一个$符号就可以了,如p。
4.2.9 改变程序的执行
一旦使用gdb挂上被调试程序,当程序运行起来后,可以根据自己的调试思路来动态地在gdb中更改当前被调试程序的运行线路或是其变量的值。这个强大的功能能够让用户更好地调试程序。比如,可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。
1. 修改变量值
修改被调试程序运行时的变量值在gdb中很容易实现,使用gdb的print命令即可完成。如:
(gdb) print x=4
x=4这个表达式是C/C++的语法,意为把变量x的值修改为4,如果当前调试的语言是Pascal,那么可以使用Pascal的语法x:=4。
在某些时候,变量很有可能和gdb中的参数冲突,如:
(gdb) whatis width
type = double
(gdb) p width
$4 = 13
(gdb) set width=47
Invalid syntax in expression.
因为,set width是gdb的命令,所以,出现了Invalid syntax in expression的设置错误。此时,可以使用set var命令来告诉gdb,width不是gdb的参数,而是程序的变量名,如:
(gdb) set var width=47
另外,还可能有些情况,gdb并不报告这种错误。所以保险起见,在改变程序变量取值时,最好都使用set var格式的gdb命令。
2. 跳转执行
一般来说,被调试程序会按照程序代码的运行顺序依次执行。gdb提供了乱序执行的功能,也就是说,gdb可以修改程序的执行顺序,可以让程序执行随意跳跃。这个功能可以由gdb的jump命令来实现:
jump
指定下一条语句的运行点。
jump
这里的是代码行的内存地址。
注意:
jump命令不会改变当前的程序栈中的内容,所以,从一个函数跳到另一个函数时,当函数运行完返回进行弹栈操作时必然会发生错误,可能结果还是非常奇怪的,甚至于产生程序Core Dump。所以最好是在同一个函数中进行跳转。
熟悉汇编的人都知道,程序运行时,有一个寄存器用于保存当前代码所在的内存地址。所以,jump命令也就是改变了这个寄存器中的值。可以使用set $pc来更改跳转执行的地址。如:
set $pc = 0x485
3. 产生信号量
使用singal命令可以产生一个信号量给被调试的程序。如中断信号Ctrl+C。这非常方便于程序的调试,可以在程序运行的任意位置设置断点,并在该断点用gdb产生一个信号量。精确地在某处产生信号非常有利程序的调试。
其语法是:
signal
Linux的系统信号量通常从1到15。所以
signal命令和shell的kill命令不同,系统的kill命令发信号给被调试程序时,是由gdb截获的,而signal命令所发出的信号则是直接发给被调试程序的。
4. 强制函数返回
如果调试断点在某个函数中,还有语句没有执行完,可以使用return命令强制函数忽略还没有执行的语句并返回。
return
return
使用return命令取消当前函数的执行,并立即返回。如果指定了
5. 强制调用函数
call
表达式中也可以是函数,以达到强制调用函数的目的,显示函数的返回值,如果函数返回值是void,那么就不显示。
另一个相似的命令也可以完成这一功能——print。print后面可以跟表达式,所以也可以用它来调用函数。print和call的不同之处是,如果函数返回void,call则不显示,print则显示函数返回值,并把该值存入历史数据中。
6. 在不同语言中使用gdb
gdb支持下列语言:C、C++、Fortran、PASCAL、Java、Chill、assembly 和 Modula-2。一般来说,gdb会根据所调试的程序来确定所用的调试语言。比如:发现文件名后缀为.c的,gdb会认为是C程序;文件名后缀为.C、.cc、.cp、.cpp、.cxx、.c++的,gdb会认为是C++程序;后缀是.f, .F的,gdb会认为是Fortran程序;后缀为.s、.S的会认为是汇编语言。
也就是说,gdb会根据所调试的程序的语言,来设置自己的语言环境,并让gdb的命令跟着语言环境的改变而改变。比如一些gdb命令需要用到表达式或变量时,这些表达式或变量的语法,完全是根据当前的语言环境而改变的。例如,C/C++中对指针的语法是*p,而在Modula-2中则是p^。并且,如果当前的程序是由几种不同语言一同编译成的,到调试过程中,gdb也能根据不同的语言自动地切换语言环境。这种跟着语言环境而改变的功能,确实是一种体贴开发人员的设计。
下面是几个关于gdb语言环境的命令:
show language
查看当前的语言环境。如果gdb不能识别所调试的编程语言,那么,C语言被认为是默认的环境。
info frame
查看当前函数的程序语言。
info source
查看当前文件的程序语言。
如果gdb没有检测出当前的程序语言,那么用户也可以手动设置当前的程序语言。使用set language命令即可做到。
如果set language命令后什么也不跟,可以查看gdb所支持的语言种类:
(gdb) set language
The currently understood settings are:
local or auto Automatic setting based on source file
c Use the C language
c++ Use the C++ language
asm Use the Asm language
fortran Use the Fortran language
java Use the Java language
modula-2 Use the Modula-2 language
pascal Use the Pascal language
scheme Use the Scheme language
可以在set language后加上被列出来的程序语言名,来设置当前的语言环境。
gdb是一个强大的命令行调试工具。大家知道命令行的强大在于,其可以形成执行序列,形成脚本。Linux下的软件以命令行的较多,这给程序开发提供了极大的便利。命令行软件的优势在于,它们可以非常容易地集成在一起,使用几个简单的已有工具的命令,就可以实现一个非常强大的功能。
因此Linux下的软件比Windows下的软件更能有机地结合,各自发挥长处,组合起来具有更为强大的功能。而Windows下的图形软件基本上是各自为营,互相不能调用,很不利于各种软件的相互集成。这里并不是要和Windows作个什么比较,所谓“寸有所长,尺有所短”,图形化工具还是有不如命令行的地方。
第5章 使用 make
make是一个解释makefile文件中的指令的命令工具。一般来说,大多数的IDE都有这个命令,比如Delphi的make,Visual C++的nmake,Linux下GNU的make。
什么是makefile文件?make命令执行时,需要一个 makefile文件,以告诉make命令需要怎样去编译和连接程序。或许很多Windows程序员都不知道这个工具,因为那些Windows的IDE都没有提供该功能。作为一个专业的程序员尤其是作为Linux下的程序员,要进行Linux下的软件编程,理解makefile文件是必需的,因为会不会写makefile文件,直接关系到是否具备完成大型工程的能力,makefile文件关系到了整个工程的编译规则。这就好像尽管现在有很多HTML编辑器,但如果想成为一个专业网页设计师,还需要了解HTML标识的含义一样。
一个工程中的源文件数量很多,其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中,makefile文件定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译,哪些文件需要后编译,哪些文件需要重新编译,甚至进行更复杂的操作。makefile文件就像一个Shell脚本,其中也可以执行操作系统的命令。makefile文件带来的好处是——“自动化编译”,一旦写好,只需要一个make命令,就可自动编译整个工程,极大地提高了软件开发的效率。
5.1 makefile实例文件分析
本部分将用一个示例来说明如何建立一个makefile文件,以便给大家一个感性认识。这个示例来源于GNU的make使用手册,工程中有8个C文件和3个头文件,要写一个makefile文件来告诉make命令如何编译和连接这几个文件。makefile文件的操作规则是:
● 如果这个工程没有编译过,所有C文件都要编译并被连接。
● 如果这个工程的某几个C文件被修改,只需编译被修改的C文件,并连接目标程序。
● 如果这个工程的头文件被改变了,需要编译引用了这几个头文件的C文件,并连接目标程序。
只要makefile文件写得足够好,所有的这一切,只用一个make命令就可以完成,make命令会自动智能地根据当前文件的修改情况来确定哪些文件需要重新编译,从而自动编译所需要的文件并连接目标程序。
在讲述这个makefile文件之前,还是先来粗略地看一看下面的代码:
target ... : prerequisites ...
command
...
...
上面的代码中,target是一个目标文件,可以是Object 文件,也可以是执行文件,还可以是一个标签(Label)。对于标签的特性,在5.3.5节中讲解。
prerequisites是要生成的target所需要的文件或是目标。
command是make需要执行的命令(任意的Shell命令)。
这是一个文件的依赖关系,target这一个或多个的目标文件依赖于prerequisites中的文件,其生成规则定义在command中。prerequisites中如果有一个以上的文件比target文件更新的话,command所定义的命令就会执行。这就是makefile文件的规则,也就是makefile文件中最核心的内容。下面结合实例作详细说明。
5.1.1 make与makefile文件的关系
下面通过一个实例来讲述make与makefile文件的关系。
实例5-1是一个完整的makefile文件,在一个工程中有3个头文件和8个C文件,其中应用到了前面讲述的3个规则。
实例5-1
edit : main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
gcc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
main.o : main.c defs.h
gcc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
gcc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
gcc -c command.c
display.o : display.c defs.h buffer.h
gcc -c display.c
insert.o : insert.c defs.h buffer.h
gcc -c insert.c
search.o : search.c defs.h buffer.h
gcc -c search.c
files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
gcc -c files.c
utils.o : utils.c defs.h
gcc -c utils.c
clean :
rm edit main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
提示:
反斜杠“\”是换行符的意思。这样使makefile文件更易读。可以把这个内容保存在“makefile文件”或“makefile文件夹”的文件中,然后在该目录下直接输入命令make,就可以生成执行文件edit。如果要删除执行文件和所有的中间目标文件,只要简单地执行一下make clean就可以了。
在这个makefile文件中,目标文件(target)包含如下内容:执行文件edit和中间目标文件(*.o);依赖文件(prerequisites),即冒号后面的那些 .c 文件和 .h文件。每一个 .o 文件都有一组依赖文件,而这些 .o 文件又是执行文件edit的依赖文件。依赖关系的实质是说明目标文件由哪些文件生成,换言之,目标文件是哪些文件更新的结果。在定义好依赖关系后,后续的代码定义了如何生成目标文件的操作系统命令,其一定要以一个Tab键作为开头。
提示:
make并不管命令是怎么工作的,它只管执行所定义的命令。make会比较targets文件和prerequisites文件的修改日期,如果prerequisites文件的日期比targets文件的日期要新,或者target不存在,make就会执行后续定义的命令。另外,clean不是一个文件,它只不过是一个动作名字,有点像C语言中的lable一样,冒号后什么也没有,这样make就不会自动去找文件的依赖性,也就不会自动执行其后所定义的命令。要执行其后的命令,就要在make命令后明显地指出这个lable的名字。这样的方法非常有用,可以在一个makefile文件中定义不用的编译或是和编译无关的命令,比如程序的打包或备份等。
在默认方式下,只输入make命令。其会做如下工作:
make会在当前目录下找名字为“makefile文件”或“makefile文件夹”的文件。如果找到,它会找文件中的第一个目标文件(target)。在上面的例子中,它会找到edit这个文件,并把这个文件作为最终的目标文件;如果edit文件不存在,或是edit所依赖的后面的 .o 文件的修改时间要比edit这个文件新,它就会执行后面所定义的命令来生成edit文件。
如果edit所依赖的.o文件也存在,make会在当前文件中找目标为.o文件的依赖性,如果找到,则会根据规则生成.o文件(这有点像一个堆栈的过程)。
当然,C文件和H文件如果存在,make会生成 .o 文件,然后再用 .o 文件生成make的最终结果,也就是执行文件edit。
这就是整个make的依赖性,make会一层又一层地去找文件的依赖关系,直到最终编译出第一个目标文件。在找寻的过程中,如果出现错误,比如最后被依赖的文件找不到,make就会直接退出,并报错。而对于所定义的命令的错误,或是编译不成功,make就不会处理。如果在make找到了依赖关系之后,冒号后面的文件不存在,make仍不工作。
通过上述分析,可以看出像clean这样没有被第一个目标文件直接或间接关联时,它后面所定义的命令将不会被自动执行,不过,可以显式使make执行。即使用命令make clean,以此来清除所有的目标文件,并重新编译。
在编程中,如果这个工程已被编译过了,当修改了其中一个源文件时,比如file.c,根据依赖性,目标file.o会被重新编译(也就是在这个依赖性关系后面所定义的命令),则file.o文件也是最新的,即file.o文件的修改时间要比edit要新,所以edit也会被重新连接了。而如果改变了command.h,kdb.o、command.o和files.o都会被重新编译,并且edit会被重新连接。
5.1.2 在makefile文件中使用变量
在上面的例子中,先通过实例5-2来看看edit的规则。
实例5-2
edit : main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
gcc -o edit main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
可以看到,[.o]文件的字符串被重复了两次。如果这个工程需要加入一个新的[.o]文件,需要在两个位置插入(实际是3个位置,还有一个位置在clean中)。当然,这个makefile文件并不复杂,所以在两个位置加就可以了。但如果makefile文件变得复杂,就要在第3个位置插入,该位置容易被忘掉,从而会导致编译失败。所以,为了makefile文件的易维护,在makefile文件中可以使用变量。makefile文件的变量也就是一个字符串,可以理解成C语言中的宏。比如,声明一个变量objects,在makefile文件一开始可以这样定义,见实例5-3:
实例5-3
objects = main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
于是,就可以很方便地在makefile文件中以$(objects)的方式来使用这个变量了。改良版的makefile文件就变成实例5-4的样子:
实例5-4
objects = main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
edit : $(objects)
gcc -o edit $(objects)
main.o : main.c defs.h
gcc -c main.c
kbd.o : kbd.c defs.h command.h
gcc -c kbd.c
command.o : command.c defs.h command.h
gcc -c command.c
display.o : display.c defs.h buffer.h
gcc -c display.c
insert.o : insert.c defs.h buffer.h
gcc -c insert.c
search.o : search.c defs.h buffer.h
gcc -c search.c
files.o : files.c defs.h buffer.h command.h
gcc -c files.c
utils.o : utils.c defs.h
gcc -c utils.c
clean :
rm edit $(objects)
如果有新的.o文件加入,只需简单地修改一下objects变量就可以了。
5.1.3 让make自动推导依赖关系
GNU的make功能很强大,它可以自动推导文件以及文件依赖关系后面的命令,此时就没有必要在每一个[.o]文件后都写上类似的命令,因为make会自动识别,并自己推导命令。
只要make看到一个.o文件,它就会自动把[.c]文件加在依赖关系中;如果make找到whatever.o,则whatever.c就会成为whatever.o的依赖文件。并且 gcc -c whatever.c 也会被推导出来,于是,makefile文件再也不用写得太复杂,可以简化为实例5-5。
实例5-5
objects = main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
edit : $(objects)
gcc -o edit $(objects)
main.o : defs.h
kbd.o : defs.h command.h
command.o : defs.h command.h
display.o : defs.h buffer.h
insert.o : defs.h buffer.h
search.o : defs.h buffer.h
files.o : defs.h buffer.h command.h
utils.o : defs.h
.PHONY : clean
clean :
rm edit $(objects)
这种方法也就是make的“隐晦规则”。上面的文件内容中,.PHONY表示clean是个伪目标文件。
5.1.4 另类风格的makefile文件
即然make可以自动推导命令,则可以将过多的[.o]和[.h]进行简化,删除重复的[.h],结果如实例5-6。
实例5-6
objects = main.o kbd.o command.o display.o \
insert.o search.o files.o utils.o
edit : $(objects)
gcc -o edit $(objects)
$(objects) : defs.h
kbd.o command.o files.o : command.h
display.o insert.o search.o files.o : buffer.h
.PHONY : clean
clean :
rm edit $(objects)
注意:
这种风格让makefile文件变得很简单,但文件依赖关系就显得有点凌乱了。鱼和熊掌不可得兼,所以并不推荐这种风格,一是文件的依赖关系看不清楚,二是文件一多,要加入几个新的.o文件,那就更不清楚了。
5.1.5 清空目标文件的规则
每个makefile文件中都应该写一个清空目标文件(.o和执行文件)的规则,这不仅便于重新编译,也很利于保持文件的清洁。一般的风格如下:
实例5-7
clean:
rm edit $(objects)
更为稳健的做法是:
实例5-8
.PHONY : clean
clean :
-rm edit $(objects)
前面说过,.PHONY表示clean是一个“伪目标”,而在rm命令前面加了一个小减号的目的是,如果某些文件出现问题将被忽略,继续进行后面的操作。当然,clean的规则不要放在文件的开头,否则会变成make的默认目标。不成文的规矩是“clean从来都放在文件的最后”。
上面讲述的实例是一个makefile文件的概貌,也是编写一般makefile文件的基础。
5.2 makefile文件概述
makefile文件主要包含了5部分内容:显式规则、隐式规则、变量定义、文件指示和注释。
● 显式规则。显式规则说明了如何生成一个或多个目标文件。这要由makefile文件的创作者指出,包括要生成的文件、文件的依赖文件、生成的命令。
● 隐式规则。由于make有自动推导的功能,所以隐式的规则可以比较粗糙地简略书写makefile文件,这是由make所支持的。
● 变量定义。在makefile文件中要定义一系列的变量,变量一般都是字符串,这有点儿像C语言中的宏。当makefile文件执行时,其中的变量都会扩展到相应的引用位置上。
● 文件指示。其包括3个部分,一个是在一个makefile文件中引用另一个makefile文件,就像C语言中的include一样;另一个是指根据某些情况指定makefile文件中的有效部分,就像C语言中的预编译#if一样;还有就是定义一个多行的命令。
● 注释。makefile文件中只有行注释,和UNIX的Shell脚本一样,其注释用“#”字符,这个就像C/C++中的“/* */”和“//”一样。如果要在makefile文件中使用“#”字符,可以用反斜框进行转义,如:“\#”。
技巧:
makefile文件中的命令必须要以[Tab]键开始。
默认情况下,make命令会在当前目录下按顺序找寻文件名为“GNUmakefile文件”、“Makefile文件”、“makefile文件”的文件,找到后解释这个文件。在这3个文件名中,最好使用“makefile文件”这个文件名。最好不要用“GNUmakefile文件”,这个文件是GNU的make识别的。注意,一些make对“Makefile文件”文件名不敏感,但是大多数的make都支持“Makefile文件”和“makefile文件”这两种默认文件名。当然,可以使用别的文件名来书写makefile文件,比如:“Make.Linux”、“Make.Solaris”、“Make.AIX”等。如果要指定特定的makefile文件,可以使用make的-f和--file参数,如:make -f Make.Linux。命令如下:
[david@DAVID david]$ make -f makelinux
在makefile文件中使用include关键字可以把别的makefile文件包含进来,这类似于C语言的#include,被包含的文件会保持原来状态并放在当前文件的包含位置。include的语法是:
include
filename可以是当前操作系统Shell的文件模式(可以保含路径和通配符)。在include前面可以有一些空字符,但是绝不能以[Tab]键开始。include和
include foo.make *.mk $(bar)
等价于:
include foo.make a.mk b.mk c.mk e.mk f.mk
make命令开始时会找寻include所指出的其他makefile文件,并把其内容安置在当前的位置,就好像C/C++的#include指令一样。如果文件都没有指定绝对路径或相对路径,make会在当前目录下首先寻找,如果当前目录下没有找到,make还会在下面的几个目录下寻找:
● 如果make执行时,有-I或--include-dir参数,make就会在这个参数所指定的目录下去寻找。
● 如果目录
如果有文件没有找到,make会生成一条警告信息,但不会马上出现致命错误。它会继续载入其他文件,一旦完成makefile文件的读取,make会再重试这些没有找到或是不能读取的文件,如果还是不行,make才会出现一条致命信息。如果想让make不理那些无法读取的文件,而继续执行,可以在include前加一个减号“-”。如:
-include
这表示,无论include过程中出现什么错误,都不会报错而是继续执行。和其他版本make兼容的相关命令是sinclude,其作用和inculde相同。
如果当前环境中定义了环境变量MAKEFILES,make会把这个变量中的值作一个类似于include的动作。这个变量中的值是其他的makefile文件,用空格分隔。只是它和include不同的是,从这个环境变量中引入的makefile文件的“目标”不会起作用,如果环境变量中定义的文件发现错误,make也会忽略。
在这里建议不要使用这个环境变量,因为只要这个变量一旦被定义,当使用make时,所有的makefile文件都会受到它的影响,这绝不是希望看到的结果。此处是为了提醒大家,也许有时候makefile文件出现了问题,此时可以看看当前环境中有没有定义这个变量。
GNU的make工作时的执行步骤如下:
(1) 读入所有的makefile文件。
(2) 读入被include包括的其他makefile文件。
(3) 初始化文件中的变量。
(4) 推导隐式规则,并分析所有规则。
(5) 为所有的目标文件创建依赖关系链。
(6) 根据依赖关系,决定哪些目标要重新生成。
(7) 执行生成命令。
(1)~(5)步为第一个阶段,(6)~(7)为第二个阶段。第一个阶段中,如果定义的变量被使用了,make会把其在使用的位置展开。但make并不会马上完全展开,make使用的是拖延战术,如果变量出现在依赖关系的规则中,仅当这条依赖被决定要使用了,变量才会在其内部展开。
5.3 make书写规则
make书写规则包含两个部分,一个是依赖关系,一个是生成目标的方法。在makefile文件中,规则的顺序是很重要的。因为makefile文件中只应该有一个最终目标,其他的目标都是被这个目标所连带出来的,所以一定要让make知道最终目标是什么。一般来说,定义在makefile文件中的目标可能会有很多,但是第一条规则中的目标将被确立为最终的目标。make所完成的也就是这个目标。
5.3.1 规则举例
实例5-9
foo.o : foo.c defs.h # foo模块
gcc -c -g foo.c
看到这个例子,应该不是很陌生了,前面也已说过,foo.o是目标,foo.c和defs.h是目标所依赖的源文件,此处可使用命令gcc -c -g foo.c (以Tab键开头)。这个规则说明两件事:
● 文件的依赖关系。foo.o依赖于foo.c和defs.h文件,如果foo.c和defs.h文件的日期比foo.o文件的日期新,或者foo.o不存在,则发生依赖关系。
● 如果生成(或更新)foo.o文件,要用到gcc命令。
5.3.2 在规则中使用通配符
如果想定义一系列比较类似的文件,很自然地就想起使用通配符。make支持3种通配符:“*”、“?”和“[...]”。波浪号(“~”)字符在文件名中也有比较特殊的用途。如果是“~/test”,就表示当前用户的$HOME目录下的test目录。而“~hchen/test”则表示用户hchen的宿主目录下的test目录(这些都是Linux下的常识,make也支持)。而在Windows或是MS-DOS下,用户没有宿主目录,波浪号所指的目录则根据环境变量HOME而定。
通配符代替了一系列的文件,如“*.c”表示后缀为c的文件。一个需要注意的是,如果文件名中有通配符,如“*”,可以用转义字符“\”,如“\*”来表示真实的“*”字符,而不是任意长度的字符串。
下面还是先来看几个例子:
实例5-10
clean:
rm -f *.o
实例5-10是操作系统Shell所支持的通配符。这是在命令中的通配符。
实例5-11
print: *.c
lpr -p $?
touch print
实例5-11说明了通配符也可以在规则中,目标print依赖于所有的[.c]文件。其中的“$?”是一个自动化变量,将会在后面作详细介绍。
实例5-12
objects = *.o
实例5-12表示了,通配符同样可以用在变量中。makefile文件中的变量其实就是C/C++中的宏。如果要让通配符在变量中展开,也就是让objects的值成为所有[.o]的文件名的集合,可以像实例5-13这样:
实例5-13
objects := $(wildcard *.o)
这种用法由关键字wildcard指出。
5.3.3 文件搜寻
在一些大的工程中,有大量的源文件,通常的做法是把这许多的源文件分类,并存放在不同的目录中。所以,当make需要去找寻文件的依赖关系时,可以在文件前加上路径,但最好的方法是把一个路径告诉make,让make自动去找。makefile文件中的特殊变量VPATH就是完成这个功能的。如果没有指明这个变量,make只会在当前的目录中去找寻依赖文件和目标文件;如果定义了这个变量,make就会在当前目录找不到的情况下,到所指定的目录中去找寻文件。
实例5-14
VPATH = src:../headers
实例5-14的定义指定两个目录:src和../headers。make会按照这个顺序进行搜索。目录由“冒号”分隔(当然,当前目录永远是最高优先搜索的位置)。另一个设置文件搜索路径的方法是使用make的vpath关键字(注意,它是全小写的),这不是变量,这是一个make的关键字,而这和上面提到的那个VPATH变量很类似,但是它更为灵活。它可以指定不同的文件在不同的搜索目录中。这是一个很灵活的功能,它的使用方法有三种:
● vpath
为符合模式
● vpath
清除符合模式
● vpath
清除所有已被设置好了的文件搜索目录。
vapth使用方法中的
实例5-15
vpath %.h ../headers
该语句表示,要求make在../headers目录下搜索所有以.h结尾的文件(如果某文件在当前目录没有找到的话)。可以连续地使用vpath语句,以指定不同搜索策略。如果连续的vpath语句中出现了相同的
实例5-16
vpath %.c foo
vpath % blish
vpath %.c bar
其表示.c结尾的文件,先在foo目录,然后在blish目录,最后在bar目录中进行搜索。
实例5-17
vpath %.c foo:bar
vpath % blish
实例5-17的语句则表示.c结尾的文件,先在foo目录,然后在bar目录,最后才在blish目录中进行搜索。
5.3.4 伪目标
在前面的例5-1中,提到过一个clean的目标,这是一个“伪目标”。
实例5-18
clean:
rm *.o temp
正像前面例子中的clean一样,既然生成了许多编译文件,也应该提供一个清除它们的“目标”以备完整地重新编译时用(以make clean来使用该目标)。因为并不生成clean这个文件,“伪目标”并不是一个文件,只是一个标签。由于“伪目标”不是文件,所以make无法生成它的依赖关系和决定它是否要执行,只有通过显式地指明这个“目标”才能让其生效。当然,“伪目标”的取名不能和文件名重名,不然其就失去了“伪目标”的意义了。
为了避免和文件重名这种情况,可以使用一个特殊的标记.PHONY来显式地指明一个目标是“伪目标”,向make说明不管是否有这个文件,这个目标就是“伪目标”。
PHONY : clean
只要有这个声明,不管是否有clean文件,要运行clean这个目标,整个过程可以这样写:
.PHONY: clean
clean:
rm *.o temp
伪目标一般没有依赖的文件,但是,也可以为伪目标指定所依赖的文件。伪目标同样可以作为“默认目标”,只要将其放在最前面即可。比如,如果makefile文件需要连续生成若干个可执行文件,而只想简单地输入一个make就让其执行,并且所有的目标文件都写在一个makefile文件中,可以使用“伪目标”这个特性,如实例5-19。
实例5-19
all : prog1 prog2 prog3
.PHONY : all
prog1 : prog1.o utils.o
gcc -o prog1 prog1.o utils.o
prog2 : prog2.o
gcc -o prog2 prog2.o
prog3 : prog3.o sort.o utils.o
gcc -o prog3 prog3.o sort.o utils.o
makefile文件中的第1个目标会被作为其默认目标,声明了一个all的伪目标,其依赖于其他3个目标。由于伪目标的特性是总会被执行,所以其依赖的那3个目标就总不如all这个目标新。所以,其他3个目标的规则总是会被采纳,也就达到了一下子生成多个目标的目的。.PHONY : all声明了all这个目标为“伪目标”。
从实例5-19可以看出,目标也可以成为依赖关系。所以,伪目标同样也可成为依赖关系,如实例5-20。
实例5-20
.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff
cleanall : cleanobj cleandiff
rm program
cleanobj :
rm *.o
cleandiff :
rm *.diff
make clean将清除所有需要被清除的文件。cleanobj和cleandiff这两个伪目标有点像“子程序”的意思。可以输入make cleanall和make cleanobj以及make cleandiff命令来达到清除不同种类文件的目的。
5.3.5 多目标
makefile文件规则中的目标可以不止一个,其支持多目标。有可能多个目标同时依赖于一个文件,并且其生成的命令大体类似,于是就能把其合并起来。当然,多个目标的生成规则的执行命令是同一个,这可能会带来麻烦,不过可以使用一个自动化变量“$@”。这个变量表示目前规则中所有目标的集合,这样说可能很抽象,如实例5-21。
实例5-21
bigoutput littleoutput : text.g
generate text.g -$(subst output,,$@) > $@
上述规则等价于实例5-22:
实例5-22
bigoutput : text.g
generate text.g -big > bigoutput
littleoutput : text.g
generate text.g -little > littleoutput
其中,-$(subst output”$@)中的“$”表示执行一个makefile文件的函数,函数名为subst,后面的为参数。“$@”表示目标的集合,就像一个数组,“$@”依次取出目标,并执行命令。
5.3.6 静态模式
静态模式可以更加容易地定义多目标的规则,可以让规则变得更加灵活和有弹性。语法如下:
实例5-23
...
● targets定义了一系列的目标文件,可以有通配符,表示目标的一个集合。
● target-pattern指明了targets的模式,也就是目标集模式。
● prereq-patterns是目标的依赖模式,它对target-pattern形成的模式再进行一次依赖目标的定义。
如果
所以,“目标模式”或是“依赖模式”中都应该有“%”这个字符,如果文件名中有“%”,可以使用反斜杠“\”进行转义,以标明真实的“%”字符。
看一个例子:
实例5-24
objects = foo.o bar.o
all: $(objects)
$(objects): %.o: %.c
$(gcc) -c $(CFLAGS) $< -o $@
实例5-24中,指明了目标从$object中获取,“%.o”代表所有以“.o”结尾的目标,也就是foo.o bar.o,即变量$object集合的模式,而依赖模式“%.c”则取模式“%.o”的“%”,也就是foo bar,并为其加上“.c”的后缀,于是,依赖目标就是foo.c bar.c。而命令中的“$<”和“$@”是自动化变量,“$<”表示所有的依赖目标集(也就是foo.c bar.c),“$@”表示目标集(也就是foo.o bar.o)。于是,上面的规则展开后等价于实例5-25的规则:
实例5-25
foo.o : foo.c
$(gcc) -c $(CFLAGS) foo.c -o foo.o
bar.o : bar.c
$(gcc) -c $(CFLAGS) bar.c -o bar.o
试想,如果“%.o”有几百个,只要用这种很简单的“静态模式规则”就可以写完一堆规则,简化多了。“静态模式规则”的用法很灵活,如果用得好,将是一个很强大的功能。再看一个例子:
实例5-26
files = foo.elc bar.o lose.o
$(filter %.o,$(files)): %.o: %.c
$(gcc) -c $(CFLAGS) $< -o $@
$(filter %.elc,$(files)): %.elc: %.el
emacs -f batch-byte-compile $<
$(filter %.o,$(files))表示调用makefile文件的filter函数,过滤$filter集,这个例子展示了makefile文件更大的弹性。
5.3.7 自动生成依赖性
在makefile文件中,依赖关系可能会需要包含一系列的头文件,比如,如果main.c中有一句#include "defs.h",依赖关系应该是:
main.o : main.c defs.h
但是,如果是一个比较大型的工程,必须清楚哪些C文件包含了哪些头文件,并且,在加入或删除头文件时,也需要小心地修改makefile文件,这是一项繁琐的工作。为了避免这种繁琐而又容易出错的工作,可以使用GCC的一个-MM的选项,即自动寻找源文件中包含的头文件,并生成一个依赖关系。例如,如果执行下面的命令:
gcc -M main.c
其输出是:
main.o : main.c defs.h
于是由编译器自动生成依赖关系,而不必再手动书写若干文件的依赖关系,并由编译器自动生成。
编译器的这个功能如何与makefile文件联系在一起呢?因为makefile文件也要根据这些源文件重新生成,让makefile文件自已依赖于源文件。这样并不现实,不过可以用其他手段来迂回地实现这一功能。GNU组织建议把编译器为每一个源文件自动生成的依赖关系放到一个文件中,为每一个name.c的文件都生成一个name.d的makefile文件,“.d”文件中就存放了对应“.c”文件的依赖关系。
于是,可以写出“.c”文件和“.d”文件的依赖关系,让make自动更新或生成“.d”文件,并把其包含在主makefile文件中,就可以自动地生成每个文件的依赖关系了。这里,给出了一个模式规则来产生“.d”文件:
%.d: %.c
@set -e; rm -f $@; \
$(gcc) -M $(CPPFLAGS) $< > ; \
sed 's,\($*\)\.o[ :]*,\1.o $@ : ,g' < > $@; \
rm -f
这个规则的意思是,所有的“.d”文件依赖于“.c”文件。rm -f $@的意思是删除所有的目标,也就是“.d”文件。第二行的意思是,为每个依赖文件“$<”,也就是“.c”文件生成依赖文件,“$@”表示模式“%.d”文件,如果有一个C文件是name.c,“%”就是name。“$$$$”意为一个随机编号,第2行生成的文件有可能是name.d.12345,第3行使用sed命令作了一个替换,第4行就是删除临时文件。
总之,这个模式要做的事就是在编译器生成的依赖关系中加入“.d”文件的依赖,即把依赖关系:
main.o : main.c defs.h
转成:
main.o main.d : main.c defs.h
于是,“.d”文件也会自动更新,并会自动生成。当然,在这个“.d”文件中加入的不只是依赖关系,生成的命令也可一并加入,让每个[.d]文件都包含一个完赖的规则。一旦完成这个工作,接下来就要把这些自动生成的规则放进主makefile文件中。可以使用makefile文件的include命令来引入别的makefile文件(前面讲过),例如:
sources = foo.c bar.c
include $(sources:.c=.d)
上述语句$(sources:.c=.d)中的“.c=.d”的意思是作一个替换,把变量$(sources)中所有[.c]的字串都替换成[.d],关于这个替换的内容,在后面会有更为详细的讲述。当然,使用时应注意次序,因为include是按次序来载入文件,最先载入的[.d]文件中的目标会成为默认目标。
5.4 使用命令
每条规则中的命令和操作系统Shell的命令行是一致的。make会按顺序一条一条地执行命令,每条命令必须以[Tab]键开头,除非命令紧跟在依赖规则后面的分号后。在命令行之间的空格或是空行会被忽略,但是如果该空格或空行是以Tab键开头的,make会认为其是一个空命令,除非特别指定一个其他的Shell。makefile文件中,“#”是注释符,很像C/C++中的“//”,其后的本行字符都视为注释。
5.4.1 显示命令
通常,make会把其要执行的命令行在命令执行前输出到屏幕上。当在命令行前用“@”字符时,这个命令将不被make显示出来。最具代表性的例子是,用这个功能向屏幕显示一些信息。如:
@echo 正在编译XXX模块......
当执行make时,会输出“正在编译XXX模块……”字串,但不会输出命令。如果没有“@”,make将输出:
echo 正在编译XXX模块......
正在编译XXX模块......
如果make执行时,带入make参数-n或--just-print,其只是显示命令,但不会执行命令。这个功能有利于调试makefile文件,可预览书写的命令的运行顺序及结果。make参数-s或--slient表示全面禁止命令的显示。
5.4.2 执行命令
当依赖目标新于目标时,也就是当规则的目标需要更新时,make会一条一条地执行其后的命令。需要注意的是,如果要让上一条命令的结果应用在下一条命令上,应该使用分号分隔这两条命令。比如第一条命令是cd命令,希望第二条命令在cd之后的基础上运行,就不能把这两条命令写在两行上,而应该把这两条命令写在一行上,用分号分隔。如:
示例一:
exec:
cd /home/hchen
pwd
示例二:
exec:
cd /home/hchen; pwd
当执行make exec时,第一个例子中的cd没起作用,pwd会打印出当前的makefile文件目录;而第二个例子中,cd就起作用了,pwd会打印出“/home/hchen”。
5.4.3 命令出错
每当命令运行完后,make会检测每个命令的返回码。如果命令返回成功,make会执行下一条命令,当规则中所有的命令成功返回后,这个规则就算是成功完成了。如果一个规则中的某个命令出错了(命令退出码非零),make就会终止执行当前规则,这将有可能终止所有规则的执行。
有些时候,命令的出错并不表示就是错误的。例如,mkdir命令用于建立一个目录,如果目录不存在,mkdir就成功执行,万事大吉;如果目录存在,就会出错。在使用mkdir时,不希望因mkdir出错而终止规则的运行。此时就要忽略命令的出错信息,此时可以在makefile文件中的命令行前加一个减号“-”(在Tab键之后),则此时不管命令是否出错,都认为是成功的,如实例5-27:
实例5-27
clean:
-rm -f *.o
还有一个办法是,给make加上-i或是--ignore-errors参数,这样makefile文件中的所有命令都会忽略错误。而如果一个规则是以.IGNORE作为目标的,这个规则中的所有命令都将会忽略错误。这些是不同级别的防止命令出错的方法,可以根据自己的需要设置。
还有需要提一下的make参数是-k或是--keep-going,这个参数的意思是,如果某规则中的命令出错了,就终止该规则的执行,但继续执行其他规则。
5.4.4 嵌套执行make
在一些大的工程中,会将不同模块及不同功能的源文件放在不同的目录中,可以在每个目录中都书写一个该目录的makefile文件,这有利于让makefile文件变得更加简洁,而不至于把所有的东西全部写在一个makefile文件中,这样维护makefile文件时会变得困难。这个技术对于模块编译和分段编译有非常大的好处。
例如,有一个子目录叫subdir,这个目录下有个makefile文件,来指明这个目录下文件的编译规则。总控的makefile文件可以这样书写:
subsystem:
cd subdir && $(MAKE)
其等价于:
subsystem:
$(MAKE) -C subdir
定义$(MAKE)宏变量是因为,也许make需要一些参数,所以定义成一个变量比较利于维护。这两个例子的意思都是先进入subdir目录,然后执行make命令。
把这个makefile文件叫做“总控makefile文件”,总控makefile文件的变量可以传递到下级的makefile文件中(如果显式地声明),但是不会覆盖下层的makefile文件中所定义的变量,除非指定了-e参数。
如果要传递变量到下级makefile文件中,可以使用这样的声明:
export
如果不想让某些变量传递到下级makefile文件中,可以这样声明:
unexport
示例一:
export variable = value
其等价于:
variable = value
export variable
等价于:
export variable := value
等价于:
variable := value
export variable
示例二:
export variable += value
其等价于:
variable += value
export variable
如果要传递所有的变量,只要一个export就行了。后面什么也不用跟,表示传递所有的变量。
需要注意的是,有两个变量,一个是SHELL,一个是MAKEFLAGS,这两个变量不管是否进行输出,其总是要传递到下层makefile文件中。特别是MAKEFILES变量,其中包含了make的参数信息,如果执行总控makefile文件时有make参数或是在上层makefile文件中定义了这个变量,MAKEFILES变量将会是这些参数,并会传递到下层makefile文件中,这是一个系统级的环境变量。
但是make命令中有几个参数并不往下传递,它们是-C、-f、-h、-o和-W。如果不想往下层传递参数,可以这样写:
subsystem:
cd subdir && $(MAKE) MAKEFLAGS=
如果定义了环境变量MAKEFLAGS,确信其中的选项是大家都会用到的。如果其中有-t、-n和-q参数,将会有意想不到的结果。
还有一个在“嵌套执行”中比较有用的参数,-w或是--print-directory会在make执行的过程中输出一些信息,并看到目前的工作目录。比如,如果下级make目录是/home/hchen/gnu/make,如果使用make -w来执行,当进入该目录时,会看到:
make: Entering directory '/home/hchen/gnu/make'.
而在完成下层make后离开目录时,会看到:
make: Leaving directory '/home/hchen/gnu/make'
当使用-C参数来指定make下层makefile文件时,-w会自动打开。如果参数中有-s (--slient)或是--no-print-directory,-w总是失效的。
5.4.5 定义命令包
如果makefile文件中出现一些相同命令序列,可以为这些相同的命令序列定义一个变量。定义这种命令序列的语法以define开始,以endef结束,如:
实例5-28
define run-yacc
yacc $(firstword $^)
mv y.tab.c $@
endef
这里,run-yacc是这个命令包的名字,其不要和makefile文件中的变量重名。在define和endef中的两行就是命令序列。这个命令包中的第一个命令是运行Yacc程序,因为Yacc程序总是生成y.tab.c的文件,所以第二行的命令就是把这个文件改个名字。还是把这个命令包放到一个实例5-29中来看一下效果。
实例5-29
foo.c : foo.y
$(run-yacc)
可以看见,要使用这个命令包,就好像使用变量一样。在这个命令包的使用中,命令包run-yacc中的$^就是foo.y,$@就是foo.c。make在执行命令包时,命令包中的每个命令会依次独立执行。
5.5 使用变量
在makefile文件中定义的变量,就像是C/C++语言中的宏一样,它代表了一个文本字串,在makefile文件中执行的时候,其会自动原样展开在所使用的位置。其与C/C++所不同的是,可以在makefile文件中改变其值。在makefile文件中,变量可以使用在目标、依赖目标、命令或是makefile文件的其他部分中。变量的命名字可以包含字符、数字、下划线(可以是数字开头),但不应该含有“:”、“#”、“=”或是空字符(空格、回车等)。
变量是大小写敏感的,foo、Foo和FOO是3个不同的变量名。传统的makefile文件的变量名是全大写的命名方式,但推荐使用大小写搭配的变量名,如MakeFlags。这样可以避免因与系统的变量冲突而导致意外的事情。
有一些变量是很奇怪的字串,如“$<”、“$@”等,这些是自动化变量。
5.5.1 变量的基础
变量在声明时需要给予初值,而在使用时,需要在变量名前加上“$”符号,但最好用小括号“()”或是大括号“{}”把变量包括起来。如果要使用真实的“$”字符,需要用“$$”来表示。变量可以使用在许多位置,如规则中的目标、依赖、命令以及新的变量中。先看实例5-30:
实例5-30
objects = program.o foo.o utils.o
program : $(objects)
gcc -o program $(objects)
$(objects) : defs.h
变量会在使用它的位置精确地展开,就像C/C++中的宏一样。例如:
实例5-31
foo = c
prog.o : prog.$(foo)
$(foo)$(foo) -$(foo) prog.$(foo)
展开后得到:
prog.o : prog.c
gcc -c prog.c
当然,千万不要在makefile文件中这样使用,这里只是举个例子来表明makefile文件中的变量在使用处展开的真实样子。可见其就是一个替代作用。另外,给变量加上括号完全是为了更加安全地使用这个变量,在上面的例子中,如果不想给变量加上括号也可以,但还是强烈建议给变量加上括号,因为这样可使代码更清晰。
5.5.2 赋值变量
在定义变量的值时,可以使用其他变量来构造变量的值,在makefile文件中有两种方式可以用变量定义变量的值。
先看第一种方式,也就是简单地使用“=”号,在“=”左侧是变量,右侧是变量的值,右侧变量的值可以定义在文件的任何一处,也就是说,右侧中的变量不一定非要是已定义好的值,其也可以使用后面定义的值。如实例5-32:
实例5-32
foo = $(bar)
bar = $(ugh)
ugh = Huh?
all:
echo $(foo)
执行make all将会打出变量$(foo)的值是“Huh?”($(foo)的值是$(bar),$(bar)的值是$(ugh),$(ugh)的值是“Huh?”)。可见,变量是可以使用后面的变量来定义的。
这个功能有利有弊,好处是可以把变量的真实值推到后面来定义,如:
CFLAGS = $(include_dirs) -O
include_dirs = -Ifoo -Ibar
当CFLAGS在命令中被展开时,会是-Ifoo -Ibar -O。但这种形式也有弊端,那就是递归定义,如:
CFLAGS = $(CFLAGS) -O
或:
A = $(B)
B = $(A)
这会让make陷入无限的变量展开过程中。当然,make有能力检测这样的定义,并会报错。另外,如果在变量中使用函数,这种方式会让make运行时非常慢,更糟糕的是,它在使用两个make函数wildcard和shell时会出现不可预知的错误,因为不会知道这两个函数会被调用多少次。
为了避免上面的情形,可以使用make中的另一种用变量来定义变量的方法。这种方法使用的是“:=”操作符,如:
x := foo
y := $(x) bar
x := later
其等价于:
y := foo bar
x := later
值得一提的是,前面的变量不能使用后面的变量,只能使用前面已定义好了的变量。如果是这样:
y := $(x) bar
x := foo
则y的值是bar,而不是foo bar。
上面都是一些比较简单的变量应用。下面来看一个复杂的例子,其中包括了make函数、条件表达式和一个系统变量MAKELEVEL的使用:
实例5-33
ifeq (0,${MAKELEVEL})
cur-dir := $(shell pwd)
whoami := $(shell whoami)
host-type := $(shell arch)
MAKE := ${MAKE} host-type=${host-type} whoami=${whoami}
endif
系统变量MAKELEVEL表示:如果make有一个嵌套执行动作,这个变量会记录当前makefile文件的调用层数。
请先看一个例子,如果要定义一个变量,其值是一个空格,可以这样处理:
nullstring :=
space := $(nullstring) # end of the line
nullstring是一个Empty变量,不含任何内容,而space的值是一个空格。因为在操作符的右边是很难描述一个空格的,这里采用的技术很管用,先用一个Empty变量来标明变量定义开始,后面再采用“#”注释符来表示变量定义终止,这样,可以定义出其值是一个空格的变量。请注意这里关于“#”的使用,注释符“#”的这种特性值得注意。如果定义一个变量:
dir := /foo/bar # directory to put the frobs in
dir变量的值是/foo/bar,后面还跟了4个空格,如果使用该变量来指定别的目录——$(dir)/file就会出现不可预期的效果。
还有一个比较有用的操作符是“?=”,先看示例:
实例5-34
FOO ?= bar
其含义是,如果FOO没有被定义过,变量FOO的值就是bar;如果FOO先前被定义过,这条语句将什么也不做,其等价于:
实例5-35
If eq ($(origin FOO), undefined)
FOO = bar
endif
5.5.3 变量的高级用法
这里介绍两种变量的高级使用方法,第一种是变量值的替换。
可以替换变量中的共有部分,其格式是$(var:a=b)或是${var:a=b}。其意思是,把变量var中所有以a字串结尾的a替换成b字串。这里的结尾意思是空格或是结束符。
再看一个示例:
实例5-36
foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:.o=.c)
这个示例中,先定义了一个$(foo)变量,而第二行的意思是把$(foo)中所有.o扩展符全部替换成“.c”,所以$(bar)的值就是a.c b.c c.c。
另外一种变量替换的技术是以静态模式定义的,如实例5-37:
实例5-37
foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:%.o=%.c)
这依赖于被替换字串中是否有相同的模式,模式中必须包含一个“%”字符,这个例子同样让$(bar)变量的值变为a.c b.c c.c。
第2种高级用法是“把变量的值再当成变量”。如实例5-38:
实例5-38
x = y
y = z
a := $($(x))
在这个例子中,$(x)的值是y,所以$($(x))就是$(y),于是$(a)的值就是z (注意,是x=y,而不是x=$(y))。
还可以使用更多的层次:
实例5-39
x = y
y = z
z = u
a := $($($(x)))
这里的$(a)的值是u,相关的推导留给读者自己去做。
再复杂一点,使用上“在变量定义中使用变量”的第1个方式,如实例5-40:
实例5-40
x = $(y)
y = z
z = Hello
a := $($(x))
这里的$($(x))被替换成了$($(y)),因为$(y)值是z,所以,最终结果是:a:=$(z),也就是Hello。
再复杂一点,再加上一些函数,如实例5-41:
实例5-41
x = variable1
variable2 := Hello
y = $(subst 1,2,$(x))
z = y
a := $($($(z)))
这个例子中,$($($(z)))扩展为$($(y)),而其再次被扩展为$($(subst 1,2,$(x)))。$(x)的值是variable1,subst函数把variable1中的所有1字串替换成2字串,于是,variable1变成variable2,再取其值。所以,最终$(a)的值就是$(variable2)的值——Hello。
在这种方式中,可以使用多个变量来组成一个变量的名字,然后再取其值:
first_second = Hello
a = first
b = second
all = $($a_$b)
这里的$a_$b组成了first_second,于是,$(all)的值就是Hello。
再来看看结合第1种技术的例子:
a_objects := a.o b.o c.o
1_objects := 1.o 2.o 3.o
sources := $($(a1)_objects:.o=.c)
这个例子中,如果$(a1)的值是a,$(sources)的值就是a.c b.c c.c;如果$(a1)的值是1,$(sources)的值是1.c 2.c 3.c。
再来看一个这种技术和函数与条件语句一同使用的例子:
ifdef do_sort
func := sort
else
func := strip
endif
bar := a d b g q c
foo := $($(func) $(bar))
这个示例中,如果定义了do_sort, :foo:= $(sort a d b g q c),于是$(foo)的值就是a b c d g q。而如果没有定义do_sort, :foo:= $(sort a d b g q c),调用的就是strip函数。
当然,把变量的值再当成变量这种技术,同样可以用在操作符的左边:
dir = foo
$(dir)_sources := $(wildcard $(dir)/*.c)
define $(dir)_print
lpr $($(dir)_sources)
endef
这个例子中定义了3个变量:dir、foo_sources和foo_print。
5.5.4 追加变量值
可以使用“+=”操作符给变量追加值,如:
objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects += another.o
于是,$(objects)值变成:main.o foo.o bar.o utils.o another.o (another.o被追加进去了)。
使用“+=”操作符,可以模拟为下面的这种例子:
objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects := $(objects) another.o
所不同的是,用“+=”更为简洁。
如果变量之前没有定义过,“+=”会自动变成“=”;如果前面有变量定义,“+=”会继承于前一次操作的赋值符;如果前一次的是“:=”,“+=”会以“:=”作为其赋值符,如:
variable := value
variable += more
等价于:
variable := value
variable := $(variable) more
但如果是这种情况:
variable = value
variable += more
由于前次的赋值符是“=”,所以“+=”也会以“=”来作为赋值,这样就会发生变量的递归定义,这是我们不希望看到的。不过make会自动解决这个问题,因此不必担心。
5.5.5 override 指示符
如果有变量是make的命令行参数设置的,makefile文件中对这个变量的赋值会被忽略。如果想在makefile文件中设置这类参数的值,可以使用override指示符。其语法是:
override
override
还可以追加:
override
对于多行的变量定义,用define指示符,在define指示符前,也同样可以使用ovveride指示符,如:
override define foo
bar
endef
5.5.6 多行变量
还有一种设置变量值的方法是使用define关键字。使用define关键字设置变量的值可以包括换行符,这有利于定义一系列的命令。
define指示符后面跟的是变量的名字,而重起一行定义变量的值,定义以endef关键字结束。其工作方式和“=”操作符一样。变量的值可以包含函数、命令、文字,或是其他变量。因为命令需要以[Tab]键开头,所以如果用define定义的命令变量中没有以[Tab]键开头,make就不会将其作为命令。
实例5-42展示了define的用法:
实例5-42
define two-lines
echo foo
echo $(bar)
endef
5.5.7 环境变量
make运行时的系统环境变量可以在make开始运行时被载入到makefile文件中,但是如果makefile文件中已定义了这个变量,或者这个变量由make命令行带入,系统的环境变量的值将被覆盖(如果make指定了-e参数,系统环境变量将覆盖makefile文件中定义的变量)。
因此,如果在环境变量中设置了“CFLAGS”环境变量,就可以在所有的makefile文件中使用这个变量了。这对于使用统一的编译参数有比较大的好处。如果makefile文件中定义了CFLAGS,则会使用makefile文件中的这个变量;如果没有定义,则使用系统环境变量的值,一个共性和个性的统一,很像“全局变量”和“局部变量”的特性。
当make嵌套调用时,上层makefile文件中定义的变量会以系统环境变量的方式传递到下层的makefile文件中。当然,默认情况下,只有通过命令行设置的变量会被传递。而定义在文件中的变量,如果要向下层makefile文件传递,则需要使用exprot关键字来声明。
当然,并不推荐把许多变量都定义在系统环境中,这样,在执行不用的makefile文件时,拥有的是同一套系统变量,这可能会带来更多的麻烦。
5.5.8 目标变量
前面所讲的在makefile文件中定义的变量都是全局变量,在整个文件中都可以访问这些变量。当然,自动化变量除外,如“$<”等这种自动化变量属于规则型变量,这种变量的值依赖于规则的目标和依赖目标的定义。当然,同样可以为某个目标设置局部变量,这种变量称为Target-specific Variable,它可以和全局变量同名,因为它的作用范围只在这条规则以及连带规则中,所以其值也只在作用范围内有效。而不会影响规则链以外的全局变量的值。其语法是:
这个特性非常有用,当设置了这样一个变量,这个变量会作用到由这个目标所引发的所有规则中去。如实例5-43:
实例5-43
prog : CFLAGS = -g
prog : prog.o foo.o bar.o
$(gcc) $(CFLAGS) prog.o foo.o bar.o
prog.o : prog.c
$(gcc) $(CFLAGS) prog.c
foo.o : foo.c
$(gcc) $(CFLAGS) foo.c
bar.o : bar.c
$(gcc) $(CFLAGS) bar.c
在这个示例中,不管全局的$(CFLAGS)的值是什么,在prog目标以及其所引发的所有规则中(prog.o foo.o bar.o的规则),$(CFLAGS)的值都是-g。
5.5.9 模式变量
在GNU的make中,还支持模式变量(Pattern-specific Variable),通过上面的目标变量,变量可以定义在某个目标上。模式变量的好处就是,可以给定一种模式,可以把变量定义在符合这种模式的所有目标上。
make的模式一般是至少含有一个“%”的,所以,可以以如下方式给所有以[.o]结尾的目标定义目标变量:
%.o : CFLAGS = -O
同样,模式变量的语法和目标变量一样:
override同样是针对系统环境传入的变量,或是make命令行指定的变量。
5.6 使用条件判断
使用条件判断,可以让make根据运行时的不同情况选择不同的执行分支。条件表达式可以是比较变量的值,或是比较变量和常量的值。
5.6.1 示例
下面的例子,判断$(CC)变量是否是gcc,如果是的话,则使用GNU函数编译目标。
libs_for_gcc = -lgnu
normal_libs =
foo: $(objects)
ifeq ($(CC),gcc)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc)
else
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs)
endif
可见,在上面示例的这个规则中,目标foo可以根据变量$(CC)的值选取不同的函数库来编译程序。
可以从上面的示例中看到3个关键字:ifeq、else和endif。ifeq表示条件语句的开始,并指定一个条件表达式,表达式包含两个参数,以逗号分隔,表达式以圆括号括起。else表示条件表达式为假的情况。endif表示一个条件语句的结束,任何一个条件表达式都应该以endif结束。
当变量$(CC)的值是gcc时,目标foo的规则是:
foo: $(objects)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc)
而当变量$(CC)值不是gcc时(比如cc),目标foo的规则是:
foo: $(objects)
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs)
当然,还可以把上面的那个例子写得更简洁一些,如实例5-44:
实例5-44
ibs_for_gcc = -lgnu
normal_libs =
ifeq ($(CC),gcc)
libs=$(libs_for_gcc)
else
libs=$(normal_libs)
endif
foo: $(objects)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs)
5.6.2 语法
条件表达式的语法为:
endif
以及:
else
endif
其中
ifeq (
ifeq '
ifeq "
ifeq "
ifeq '
比较参数arg1和arg2的值是否相同。当然,参数中还可以使用make的函数。如:
ifeq ($(strip $(foo)),)
endif
这个示例中使用了strip函数,如果这个函数的返回值是空(Empty),
第2个条件关键字是ifneq。语法是:
ifneq (
ifneq '
ifneq "
ifneq "
ifneq '
其比较参数arg1和arg2的值是否相同,如果不同,则为真。
第3个条件关键字是ifdef。语法是:
ifdef
如果变量
实例5-45
示例一:
bar =
foo = $(bar)
ifdef foo
frobozz = yes
else
frobozz = no
endif
示例二:
foo =
ifdef foo
frobozz = yes
else
frobozz = no
endif
实例5-46
foo =
ifdef foo
frobozz = yes
else
frobozz = no
endif
实例5-45中,$(frobozz)的值是yes,实例5-46则是no。
第4个条件关键字是ifndef。其语法是:
ifndef
这个和ifdef是相反的意思。在
注意:
make在读取makefile文件时就计算条件表达式的值,并根据条件表达式的值来选择语句,所以,最好不要把自动化变量(如$@等)放入条件表达式中,因为自动化变量是在运行时才有的。而且,为了避免混乱,make不允许把整个条件语句分成两部分放在不同的文件中。
5.7 使用函数
在makefile文件中可以使用函数来处理变量,从而让命令或是规则更为灵活和智能化。make所支持的函数不是很多,不过已经足够使用了。函数调用后,函数的返回值可以当作变量来使用。
5.7.1 函数的调用语法
函数调用很像变量的使用,也是以“$”来标识的,其语法如下:
$(
或是:
i ${
这里,
感觉很像一个变量,是不是?函数中的参数可以使用变量。为了风格的统一,函数和变量的括号最好一样,如使用$(subst a,b,$(x))这样的形式,而不是$(subst a,b,${x})的形式。因为统一会更清楚,也会减少一些不必要的麻烦。还是来看一个例子:
实例5-47
comma:= ,
empty:=
space:= $(empty) $(empty)
foo:= a b c
bar:= $(subst $(space),$(comma),$(foo))
在这个示例中,$(comma)的值是一个逗号。$(space)使用了$(empty)定义了一个空格,$(foo)的值是“a b c”。$(bar)的定义,调用了函数subst,这是一个替换函数,这个函数有3个参数:第1个参数是被替换字串,第2个参数是替换字串,第3个参数是替换操作用的字串。这个函数也就是把$(foo)中的空格替换成逗号,所以$(bar)的值是“a,b,c”。
5.7.2 字符串处理函数
● $(subst
名称:字符串替换函数——subst。
功能:把字串
返回:函数返回被替换过后的字符串。
示例:
$(subst ee,EE,feet on the street)
把feet on the street中的ee替换成EE,返回结果是fEEt on the strEEt。
● $(patsubst
名称:模式字符串替换函数——patsubst。
功能:查找
返回:函数返回被替换过后的字符串。
示例:
$(patsubst %.c,%.o,x.c.c bar.c)
把字串x.c.c bar.c符合模式[%.c]的单词替换成[%.o],返回结果是x.c.o bar.o。
这和前面“变量章节”说过的相关知识有点相似。如:
$(var:
相当于
$(patsubst
而
$(var:
则相当于
$(patsubst %
例如有:
objects = foo.o bar.o baz.o,
“$(objects:.o=.c)”和“$(patsubst %.o,%.c,$(objects))”是一样的。
$(strip
名称:去空格函数——strip。
功能:去掉
返回:返回被去掉空格的字符串值。
示例:
$(strip a b c )
把字串“ a b c ”去掉开头和结尾的空格,结果是“a b c”。
$(findstring
名称:查找字符串函数——findstring。
功能:在字串
返回:如果找到,返回
示例:
$(findstring a,a b c)
$(findstring a,b c)
第一个函数返回“a”字符串,第二个返回“”字符串(空字符串)
● $(filter
名称:过滤函数——filter。
功能:以
返回:返回符合模式
示例:
sources := foo.c bar.c baz.s ugh.h
foo: $(sources)
cc $(filter %.c %.s,$(sources)) -o foo
$(filter %.c %.s,$(sources)) 返回的值是“foo.c bar.c baz.s”。
$(filter-out
名称:反过滤函数——filter-out。
功能:以
返回:返回不符合模式
示例:
objects=main1.o foo.o main2.o bar.o
mains=main1.o main2.o
$(filter-out $(mains),$(objects)) 返回值是“foo.o bar.o”。
$(sort )
名称:排序函数——sort。
功能:给字符串中的单词排序(升序)。
返回:返回排序后的字符串。
示例:
$(sort foo bar lose) 返回“bar foo lose” 。
备注:
sort函数会去掉中相同的单词。
$(word
名称:取单词函数——word。
功能:取字符串
返回:返回字符串
示例:
$(word 2, foo bar baz) 返回值是“bar”。
$(wordlist ,
名称:取单词串函数——wordlist。
功能:从字符串开始到和
返回:返回字符串到比开始,到
示例:
$(wordlist 2, 3, foo bar baz) 返回值是“bar baz”。
$(words
名称:单词个数统计函数——words。
功能:统计
返回:返回
示例:
$(words, foo bar baz) 返回值是“3”。
备注:
如果要取
$(firstword
名称:首单词函数——firstword。
功能:取字符串
返回:返回字符串
示例:
$(firstword foo bar) 返回值是“foo”。
备注:
这个函数可以用word函数来实现:$(word 1,
以上是所有的字符串操作函数,如果搭配使用,可以完成比较复杂的功能。这里,举一个现实中应用的例子。make使用VPATH变量来指定依赖文件的搜索路径。于是,可以利用这个搜索路径来指定编译器对头文件的搜索路径参数CFLAGS,如:
override CFLAGS += $(patsubst %,-I%,$(subst:, ,$(VPATH)))
如果$(VPATH)的值是src:../headers,$(patsubst %,-I%,$(subst :, ,$(VPATH)))将返回-Isrc -I../headers,这正是cc或gcc搜索头文件路径的参数。
5.7.3 文件名操作函数
下面要介绍的函数主要是处理文件名的,每个函数的参数字符串都会被当做一个或是一系列的文件名来对待。
$(dir
名称:取目录函数——dir。
功能:从文件名序列
返回:返回文件名序列
示例:
$(dir src/foo.c hacks)返回值是“src/ ./”。
$(notdir
名称:取文件函数——notdir。
功能:从文件名序列
返回:返回文件名序列
示例:
$(notdir src/foo.c hacks)返回值是“foo.c hacks”。
$(suffix
名称:取后缀函数——suffix。
功能:从文件名序列
返回:返回文件名序列
示例:
$(suffix src/foo.c src-1.0/bar.c hacks)返回值是“.c .c”。
● $(basename
名称:取前缀函数——basename。
功能:从文件名序列
返回:返回文件名序列
示例:
$(basename src/foo.c src-1.0/bar.c hacks) 返回值是“src/foo src-1.0/bar
hacks”。
$(addsuffix
名称:加后缀函数——addsuffix。
功能:把后缀
返回:返回加过后缀的文件名序列。
示例:
$(addsuffix .c,foo bar) 返回值是“foo.c bar.c”。
$(addprefix
名称:加前缀函数——addprefix。
功能:把前缀
返回:返回加过前缀的文件名序列。
示例:
$(addprefix src/,foo bar) 返回值是“src/foo src/bar”。
$(join
名称:连接函数——join。
功能:把
返回:返回连接过后的字符串。
示例:
$(join aaa bbb , 111 222 333) 返回值是“aaa111 bbb222 333”。
5.7.4 foreach 函数
foreach函数和别的函数不同。因为这个函数是用来做循环用的,makefile文件中的foreach函数几乎是仿照Unix标准Shell(/bin/sh)中的for语句,或是C-Shell(/bin/csh)中的foreach语句而构建的。它的语法是:
$(foreach ,,
这个函数的意思是,把参数中的单词逐一取出放到参数所指定的变量中,然后再执行
可以是一个表达式,而
中的单词。如实例5-48:
实例5-48
names := a b c d
files := $(foreach n,$(names),$(n).o)
上面的例子中,$(name)中的单词会被挨个取出,并存到变量n中,$(n).o每次根据$(n)计算出一个值,这些值以空格分隔,最后作为foreach函数的返回,所以,$(files)的值是“a.o b.o c.o d.o”。
注意:
foreach中的参数是一个临时的局部变量,foreach函数执行完后,参数的变量将不再起作用,其作用域只在foreach函数当中。
5.7.5 if 函数
if函数很像GNU的make所支持的条件语句——ifeq(参见前面章节所述),if函数的语法是:
$(if
或是
$(if
可见,if函数可以包含else部分,或是不含。即if函数的参数可以是两个,也可以是3个。
而if函数的返回值是,如果
5.7.6 call函数
call函数是惟一一个可以用来创建新的参数化的函数。可以写一个非常复杂的表达式,这个表达式中,可以定义许多参数,然后可以用call函数来向这个表达式传递参数。其语法是:
$(call
当make执行这个函数时,
实例5-49
reverse = $(1) $(2)
foo = $(call reverse,a,b)
foo的值就是“a b”。当然,参数的次序是可以自定义的,不一定是顺序的。如实例5-50:
实例5-50
reverse = $(2) $(1)
foo = $(call reverse,a,b)
此时,foo的值就是“b a”。
5.7.7 origin函数
origin函数不像其他的函数,它并不操作变量的值,它只是告诉这个变量是哪里来的。其语法是:
$(origin
注意:
Origin函数会以其返回值来告诉这个变量的出生情况。下面是origin函数的返回值:
● undefined
如果
● default
如果
● environment
如果
● file
如果
● command line
如果
● override
如果
● automatic
如果
这些信息对于编写makefile文件是非常有用的。例如,假设有一个makefile文件,其包了一个定义文件Make.def,在Make.def中定义了一个变量bletch,而环境中也有一个环境变量bletch,此时,可判断一下,如果变量来源于环境,就把它重定义了,如果来源于Make.def或是命令行等非环境的,就没有重新定义它。于是,在makefile文件中,可以这样写:
实例5-51
ifdef bletch
ifeq "$(origin bletch)" "environment"
bletch = barf, gag, etc.
endif
endif
当然,使用override关键字不就可以重新定义环境中的变量了吗?为什么需要使用这样的步骤?是的,用override是可以达到这样的效果,可是override同时会把从命令行定义的变量也覆盖了。这里只想重新定义环境传来的,而不想重新定义命令行传来的。
5.7.8 shell函数
shell函数也不像其他函数。顾名思义,它的参数应该是操作系统Shell的命令。也就是说,shell函数把执行操作系统命令后的输出作为函数返回。于是,可以用操作系统命令以及字符串处理命令awk,sed等命令来生成一个变量,如:
contents := $(shell cat foo)
files := $(shell echo *.c)
注意:
这个函数会新生成一个Shell程序来执行命令,所以要注意其运行性能。如果makefile文件中有一些比较复杂的规则,并大量使用了这个函数,对于系统性能是有害的。特别是makefile文件的隐式规则可能会让shell函数执行的次数比想象的多得多。
5.7.9 控制make的函数
make提供了一些函数来控制make的运行。通常,需要检测一些运行makefile文件时的运行时信息,并且根据这些信息来决定是让make继续执行,还是停止。
$(error
产生一个致命的错误,
实例5-52
ifdef ERROR_001
$(error error is $(ERROR_001))
endif
实例5-53
ERR = $(error found an error!)
.PHONY: err
err: ; $(ERR)
例5-52会在变量ERROR_001定义后执行时产生error调用,而示例5-53则在目录err被执行时才发生error调用。
$(warning
这个函数很像error函数,它并不会让make退出,只是输出一段警告信息,而make继续执行。
5.8 make 的运行
一般来说,最简单的就是直接在命令行下输入make命令,make命令会查找当前目录的makefile文件来执行,一切都是自动的。但有时也许只想让make重编译某些文件,而不是整个工程。而有时候有几套编译规则,以便在不同的时候使用不同的编译规则。本节就讲述如何使用make命令。
5.8.1 make的退出码
make命令执行后有3个退出码:
● 0 表示成功执行。
● 1 如果make运行时出现错误,其返回值为1。
● 2 如果使用了make的-q选项,并且make使得一些目标不需要更新,返回2。
5.8.2 指定makefile文件
前面说过,GNU make找寻默认的makefile文件的规则是在当前目录下依次找3个文件——GNUmakefile文件、Makefile文件和makefile文件。其按顺序找这3个文件,一旦找到,就开始读取这个文件并执行。
当然,也可以给make命令指定一个特殊名字的makefile文件。要实现这个功能,需要使用make的-f或是--file参数(--makefile文件参数也行)。例如,有一个makefile文件的名字是hchen.mk,可以这样让make来执行这个文件:
make –f hchen.mk
如果在make的命令行中不只一次地使用了-f参数,所有指定的makefile文件将会被连在一起传递给make执行。
5.8.3 指定目标
一般来说,make的最终目标是makefile文件中的第一个目标,而其他目标一般是由这个目标连带出来的,这是make的默认行为。当然,一般来说,makefile文件中的第一个目标由许多目标组成,可以指示make,让其完成所指定的目标。要实现这一目的很简单,只要在make命令后直接跟目标的名字就可以完成(如前面提到的make clean形式)。
任何在makefile文件中的目标都可以被指定成终极目标,但是除了以“-”打头,或是包含了“=”的目标。因为有这些字符的目标,会被解析成命令行参数或是变量。甚至没有被明确写出来的目标也可以成为make的终极目标。也就是说,只要make可以找到其隐含推导规则,这个隐含目标同样可以被指定成终极目标。
有一个make的环境变量叫MAKECMDGOALS,这个变量中会存放所指定的终极目标的列表,如果在命令行上没有指定目标,这个变量是空值。这个变量可以使用在一些比较特殊的情形下。如实例5-54:
实例5-54
sources = foo.c bar.c
ifneq ( $(MAKECMDGOALS),clean)
include $(sources:.c=.d)
endif
基于上面这个例子,只要输入的命令不是make clean,makefile文件会自动包含foo.d和bar.d这两个makefile文件。
使用指定终极目标的方法可以很方便地编译程序,例如实例5-55:
实例5-55
PHONY: all
all: prog1 prog2 prog3 prog4
从这个例子中可以看到,这个makefile文件中有4个需要编译的程序——prog1、 prog2、prog3和prog4,可以使用make all命令来编译所有的目标(如果把all置成第一个目标,只需执行make),也可以使用make prog2来单独编译目标prog2。
既然make可以指定所有makefile文件中的目标,也包括“伪目标”,于是可以根据这种性质来让makefile文件根据指定的不同目标来完成不同的事。在Linux中,软件发布时,特别是GNU这种开放源代码的软件发布时,其makefile文件都包含了编译、安装、打包等功能。可以参照这种规则来书写makefile文件中的目标。
下面说明一些常用的伪目标的功能。
● all 这个伪目标是所有目标的目标,其功能一般是编译所有的目标。
● clean 这个伪目标功能是删除所有被make创建的文件。
● install 这个伪目标功能是安装已编译好的程序,其实就是把目标执行文件复 制到指定的目标中去。
● print 这个伪目标的功能是列出改变过的源文件。
● tar 这个伪目标的功能是把源程序打包备份。也就是一个tar文件。
● dist 这个伪目标的功能是创建一个压缩文件,一般是把tar文件压成Z文件, 或是gz文件。
● TAGS 这个伪目标用于更新所有的目标,以备完整地重编译使用。
● check和test 这两个伪目标一般用来测试makefile文件的流程。
当然,一个项目的makefile文件中也不一定要书写这样的目标,这些都是GNU的内容。如果makefile文件中有这些功能,一是很实用,二是可以使makefile文件显得很专业。
5.8.4 检查规则
有时候,不想让makefile文件中的规则执行,只想检查一下命令,或是执行的序列。于是可以使用make命令的下述参数:
-n
--just-print
--dry-run
--recon
不执行makefile中的参数,这些参数只是打印命令,不管目标是否更新,把规则和连带规则下的命令打印出来,但不执行,这些参数对于调试makefile文件很有用处。
-t
--touch
这个参数是把目标文件的时间更新,但不更改目标文件。也就是说,make假装编译目标,但不是真正编译目标,只是把目标变成已编译过的状态。
-q
--question
这个参数的行为是找目标,如果目标存在,其什么也不会输出,当然也不会执行编译;如果目标不存在,其会打印出一条出错信息。
-W
--what-if=
--assume-new=
--new-file=