WIN::NMake的原理－makefile入门(转）

makefile入门(转）

1 makefile入门

Windows CE的构建系统大量使用了Nmake工具和makfile。在大多数微软的软件和驱动开发包中都会包含Nmake工具。因此，这里有必要介绍一下makefile和Nmake工具。

1.1 makefile简介

对于许多Windows下的程序员来说，makefile可能还是个陌生的名词。因为Windows下的许多集成开发环境（例如：Microsoft Visual Studio和Borland C++ Builder等）可以帮助开发人员完成makefile需要完成的功能。通常只需要在集成开发环境中按个按钮，工具就可自动帮助我们编译、链接整个项目。想象如果没有了集成开发环境，那么就需要有另外一种方式来管理对项目的构建。
简    单的来说，makefile负责帮助开发人员简化代码的编译、链接等构建工作。对于只包含几个文件的简单的项目，开发人员完全可以通过手动控制编译器、链接器来完成对项目的构建。但是想象一下对于一个拥有几百个、甚至几千个文件的大型项目，如果每次构建都是通过手动完成，那消耗的工作量和复杂程度是不可想象的。在这种情况下，makefile就有了它的用武之地。

makefile关系到了整个工程的编译规则。一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile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，甚至于进行更复杂的功能操作，因为makefile就像一个自动化脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。

makefile带来的最大的好处是“自动化构建”。写好makefile之后，在编译的时候只需要一个命令，整个工程完全自动编译、链接，极大的提高了软件开发的效率。

makefile本质上只是一个文本文件，本身并不能运行。在运行makefile的时候还是需要外部程序来对makefile进行解释执行。NMake.exe就是用来解析并执行makefile的工具。

当用户输入nmake命令后，首先nmake会读取makefile，然后解析makefile，并根据makefile的规则来确定要编译哪些代码。然后nmake会调用编译器、链接器等一些开发工具，完成对代码的编译链接。最终会生成可执行文件。

 图：makefile的工作流程

值得一提的是makefile既不是Windows CE特有的工具也不是微软的发明创造。makefile是一种通用的自动化构建手段。在UNIX/Linux平台下有着广泛而众多的应用。许多开发工具都会提供NMake类似的工具。比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make等等。

1.2 makefile的编

写规则

makefile是由一个个推导和规则构成的，在NMake中这也被叫做描述块（Description Blocks）。一个最基本的推导规则的语法如下。

targets... : dependents...

    commands...

targets也就是一个目标文件，可以是Object File，也可以是可执行文件。还可以是一个标签（Label）。targets必须在一行的顶格写，前面不能有空格。

dependents就是要生成target所需要的文件或是目标依赖项。dependents与targets之间用冒号间隔。一个targets可以有多个dependents。

command也就是NMake需要执行的命令。其中commands可以是任意的Windows命令行命令。

这是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依赖于dependents中的文件，其生成规则定义在command中。也就是说，dependents中如果有一个以上的文件比targets文件要新的话，command所定义的命令就会被执行。这就是makefile的规则。也就是Makefile中最核心的内容。

掌握了makefile最核心的内容，就可以尝试编写第一个makefile了。但是仅仅知道了这一点还远远不够。makefile还有很多细节的内容，下面会一点一点地介绍。在此之前，先看一个可以实际运行的makefile。以便读者对makefile有个感性的认识。

1.3 一个实际可以运行的makefile

在%_WINCEROOT%\PBWorkspaces\MyPlatform\下新建立一个目录hello，然后在hello目录下创建hello.cpp，内容如下：

#include 

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance,

                     HINSTANCE hPrevInstance,

                     LPTSTR     lpCmdLine,

                     int       nCmdShow)

{

  MessageBox(NULL, L"Hello", L"bb", 0);

}

本部分内容的目的就是使用NMake工具来把Hello.cpp构建为Hello.exe可执行文件。

为此，在hello目录下再创建一个文本文件，名为makefile（没有扩展名）。然后用文本编辑器在makefile中输入如下内容：

#This is a demo makefile

hello.exe: hello.obj

    @echo linking...

    link -MACHINE:x86 -NODEFAULTLIB -subsystem:windowsce,5.00 -entry:WinMainCRTStartup -LIBPATH:E:\WINCE500\PBWorkspaces\MyPlatform\projroot\cesysgen\sdk\lib\x86\retail hello.obj coredll.lib corelibc.lib

hello.obj: hello.cpp

    @echo compiling...

    cl -nologo -c -I. -IE:\WINCE500\public\common\sdk\inc -DUNICODE -D_UNICODE -DUNDER_CE=500 -D_WIN32_WCE=500 -DWIN32 -DSTRICT -Dx86 -D_X86_ -DINTERNATIONAL -DL0804 -DINTLMSG_CODEPAGE=1252 hello.cpp

clean:

    del hello.obj, hello.exe

第一行是注释，在makefile中，用#表示该行内容是注释。

按照上文介绍的推导规则，这段makefile定义了两个依赖规则。hello.exe依赖于hello.obj，hello.obj又依赖于hello.cpp。

要从hello.cpp生成hello.obj，需要经过编译过程，执行编译命令。上文makefile代码中定义了两个命令，一个是操作系统的内部命令echo，作用是输出一个字符串，另外一个是调用C++编译器cl.exe，并用-c指示它只进行编译工作而不进行链接。对于从hello.obj生成hello.exe的过程也是一样的。中间调用了链接器link.exe把几个库文件链接成hello.exe。

为了简单起见，用到的路径都直接采用了写死的绝对路径。

从“开始” ? “程序” ? “Microsoft Windows CE 5.0” 菜单打开Windows CE的控制台。然后cd到hello目录，输入nmake命令，控制台的输出结果如下：

E:\WINCE500\PBWorkspaces\MyPlatform\hello>nmake

compiling...

Windows CE Version (Release) (Built on Mar  1 2004 21:46:39)

cl -nologo -c -I. -IE:\WINCE500\public\common\sdk\inc -DUNICODE -D_UNICODE -DUNDER_CE=500 -D_WIN32_WCE=500 -DWIN32 -DSTRICT -Dx86 -D_X86_ -DINTERNATIONAL -DL0804 -DINTLMSG_CODEPAGE=1252 hello.cpp

hello.cpp

linking...

link -MACHINE:x86 -NODEFAULTLIB -subsystem:windowsce,5.00 -entry:WinMainCRTStartup -LIBPATH:E:\WINCE500\PBWorkspaces\MyPlatform\projroot\cesysgen\sdk\lib\x86\retail hello.obj coredll.lib corelibc.lib

Microsoft (R) Incremental Linker Version 7.10.4017

Copyright (C) Microsoft Corporation.  All rights reserved.

这是使用dir命令查看hello目录，可以看到多了hello.obj和hello.cpp两个文件。这说明nmake已经帮我们生成了目标文件。

对于这个makefile，还有最后要介绍的一点。makefile中的clean是一个标签，通常所有的makefile中都会有clean这样一个标签，用来清理生成的文件，以便重新编译。为了调用这个标签可以在命令行下输入如下指令

nmake clean

这样，nmake就会帮我们调用系统的del命令，删除构建时生成的hello.obj和hello.exe文件了。

1.4 使用变量

让我们再回头来看看上一节中的示例makefile。如果我们希望把生成的文件由hello.exe改变为nihao.exe，那么仅仅这一丁点改动，在makefile中需要修改的地方就多达五处。这对于makefile的维护非常不方便。如果能有一种类似于C语言中宏或者变量的机制，就可以解决这个问题了。

为了makefile的易维护，在makefile中我们可以使用变量。makefile的变量也就是一个字符串，理解成C语言中的宏可能会更好。

比如，我们声明一个变量，叫TARGETNAME，在makefile一开始就这样定义： 

TARGETNAME = hello

于是，我们就可以很方便地在我们的makefile中以“＄(TARGETNAME)”的方式来使用这个变量了，于是我们的改良版makefile就变成下面这个样子：

TARGETNAME = hello

SOURCES = hello.cpp

TARGETLIBS = ＄(TARGETNAME).obj coredll.lib corelibc.lib

LINK = link

CPPFLAGS = -nologo -c -I. -IE:\WINCE500\public\common\sdk\inc -DUNICODE -D_UNICODE -DUNDER_CE=500 -D_WIN32_WCE=500 -DWIN32 -DSTRICT -Dx86 -D_X86_ -DINTERNATIONAL -DL0804 -DINTLMSG_CODEPAGE=1252

LFLAGS = -MACHINE:x86 -NODEFAULTLIB -subsystem:windowsce,5.00 -entry:WinMainCRTStartup -LIBPATH:E:\WINCE500\PBWorkspaces\MyPlatform\projroot\cesysgen\sdk\lib\x86\retail

＄(TARGETNAME).exe: ＄(TARGETNAME).obj

    @echo linking...

    ＄(LINK) ＄(LFLAGS) ＄(TARGETLIBS)

＄(TARGETNAME).obj: ＄(SOURCES)

    @echo compiling...

    ＄(CPP) ＄(CPPFLAGS) ＄(SOURCES)

clean:

    del *.obj, *.exe

在这一版本的makefile中，我们在makefile的最开始定义了六个变量。TARGETNAME表示要生成的文件名，SOURCES表示源代码列表。TARGETLIBS表示要链接的库列表。LINK表示链接器的名称。CPPFLAGS和LFLAGS分别表示编译器和链接器的命令行参数。

有了这些变量定义之后，编译和链接的命令就可以写的非常简洁了，例如编译源代码的命令就可以写成：＄(CPP) ＄(CPPFLAGS) ＄(SOURCES)。nmake工具会自动用变量替换这些标记，最终的结果与第一个版本还是一样的。

如果读者细心的话，可以发现我们在makefile中并没有定义CPP这个变量，但是在makefile中我们依然使用了CPP变量。这又是为什么呢？其实nmake工具默认会设置一些变量的值，对于C++编译器，nmake会默认定义CPP变量，并把它的值赋为cl，因此，在使用的时候，makefile代码中就不需要重复定义了。

1.5 使用预处理

经过上一节的改动，namefile已经有了很大的灵活性。但是，依然达不到尽善尽美的地步。如果我们要把EXE文件的入口点从WinMainCRTStartup()函数修改到WinMain()，那么依然需要修改makefile。

使用预处理可以很好的解决上面的问题。在makefile中，NMake工具允许使用预处理机制来完成如下功能：

? 按条件处理makefile

? 显示错误信息

? 包含其它的makefile

? 打开/关闭某些nmake工具的命令行开关

预处理指令以“!”开头，必须出现在每行的最开始。最常用的预处理指令是条件处理。Nmake支持如下的条件预处理指令：

!IF 

!IFDEF

!IFNDEF

!ELSE

!ELSEIF

!ELSEIFDEF

!ELSEIFNDEF

!ENDIF

它们的用法与C语言的预处理宏类似，相信读者可以很容易的理解它们的含义。

使用预处理机制来修改上一个版本的makefile，得到的新makefile如下所示：

TARGETNAME = hello

SOURCES = hello.cpp

EXEENTRY = WinMain

TARGETLIBS = ＄(TARGETNAME).obj coredll.lib corelibc.lib

LINK = link

!IFDEF EXEENTRY

!    MESSAGE EXEENTRY: ＄(EXEENTRY)

EXEENTRYOPTION=-entry:＄(EXEENTRY)

!ELSE

EXEENTRYOPTION=-entry:WinMainCRTStartup

!ENDIF

CPPFLAGS = -nologo -c -I. -IE:\WINCE500\public\common\sdk\inc -DUNICODE -D_UNICODE -DUNDER_CE=500 -D_WIN32_WCE=500 -DWIN32 -DSTRICT -Dx86 -D_X86_ -DINTERNATIONAL -DL0804 -DINTLMSG_CODEPAGE=1252

LFLAGS = ＄(EXEENTRYOPTION) -MACHINE:x86 -NODEFAULTLIB -subsystem:windowsce,5.00 -LIBPATH:E:\WINCE500\PBWorkspaces\MyPlatform\projroot\cesysgen\sdk\lib\x86\retail

＄(TARGETNAME).exe: ＄(TARGETNAME).obj

    @echo linking...

    ＄(LINK) ＄(LFLAGS) ＄(TARGETLIBS)

＄(TARGETNAME).obj: ＄(SOURCES)

    @echo compiling...

    ＄(CPP) ＄(CPPFLAGS) ＄(SOURCES)

clean:

    del *.obj, *.exe

在这个版本中，主要的改动是新增加了一个变量EXEENTRY，并且增加了对于这个变量的预处理判断。如果用户定义了EXEENTRY变量，则把变量EXEENTRYOPTION的值设置成-entry:EXEENTRY，否则就设置成默认的CRT入口函数-entry:WinMainCRTStartup。修改相应的LFLAGS，把EXEENTRYOPTION加到LFLAGS中，修改就生效了。

这样，其实新增加的EXEENTRY是一个可选的变量，如果用户没有定义这个变量的值，构建也不会出错。使用预处理技术对于维护makefile，保持它的向下兼容非常有效。

注意，代码中出现的!MESSAGE也是一个宏，用来向标准输出stdout输出一个字符串。

1.6 包含其它文件

经过上面的修改，makefile中的有些模块已经非常通用了，对于每个项目都建立一个makefile也是比较复杂的。为了增强代码的重用性，可以考虑把makefile代码中通用的部分抽取出来，放在一个独立的文件中。以便在多个项目中公用。

预处理的另外一个作用是包含其它makefile文件。语法是：

! INCLUDE [<] 文件名 [>]

使用这个功能，可以实现把makefile拆分的目的。

这次，我们把makefile拆分成三个文件，名字分别叫：sources、makefile和makefile.def，都放在hello目录中。三个文件的内容分别如下：

sources文件的内容：

# This is a demo sources file

TARGETNAME =    hello

SOURCES =       hello.cpp

EXEENTRY =      WinMain

TARGETLIBS =    coredll.lib \

                corelibc.lib

makefile文件的内容：

!   INCLUDE makefile.def

makefile.inc文件的内容：

!   INCLUDE .\sources

TARGETLIBS =    ＄(TARGETLIBS) \

                ＄(TARGETNAME).obj

LINK = link

!IFDEF EXEENTRY

!    MESSAGE EXEENTRY: ＄(EXEENTRY)

EXEENTRYOPTION=-entry:＄(EXEENTRY)

!ELSE

EXEENTRYOPTION=-entry:WinMainCRTStartup

!ENDIF

CPPFLAGS = -nologo -c -I. -IE:\WINCE500\public\common\sdk\inc -DUNICODE -D_UNICODE -DUNDER_CE=500 -D_WIN32_WCE=500 -DWIN32 -DSTRICT -Dx86 -D_X86_ -DINTERNATIONAL -DL0804 -DINTLMSG_CODEPAGE=1252

LFLAGS = ＄(EXEENTRYOPTION) -MACHINE:x86 -NODEFAULTLIB -subsystem:windowsce,5.00 -LIBPATH:E:\WINCE500\PBWorkspaces\MyPlatform\projroot\cesysgen\sdk\lib\x86\retail

＄(TARGETNAME).exe: ＄(TARGETNAME).obj

    @echo linking...

    ＄(LINK) ＄(LFLAGS) ＄(TARGETLIBS)

＄(TARGETNAME).obj: ＄(SOURCES)

    @echo compiling...

    ＄(CPP) ＄(CPPFLAGS) ＄(SOURCES)

clean:

    del *.obj, *.exe

在sources文件中我们只存放一些变量的定义，如果需要更改某些设置，只需要改动sources文件就好了。在makefile中，仅有简单的一行，把makefile.def文件导入进来。在makefile.def文件中包含所有关联推导和变量使用，并且还会把sources文件导入进来。

在控制台下输入nmake和nmake clean，同样可以顺利地对hello.exe进行构建和清除。

好了，sources、makefile和makefile.def。至此为止，一个具体而微的Windows CE构建系统就这么被我们给模拟出来了。Windows CE构建系统中的DIRS文件是build.exe在进行处理，NMake工具不会处理DIRS。

有了这些知识，读者在学习Windows CE的构建系统时，遇到makefile相关的内容应该不会再手足无措了。但是对于makefile本身的功能和作用而言，我们才刚刚开始。