第四章：Makefile的规则（三）

伪目标

本节我们讨论Makefile的一个重要的特殊目标：伪目标。伪目标是这样一个目标：它不代表一个真正的文件名，在执行make时可以指定这个目标来执行其所在规则定义的命令，有时也可以将一个伪目标称为标签。使用伪目标有两点原因：1. 避免在我们的Makefile中定义的只执行命令的目标（此目标的目的为了执行执行一些列命令，而不需要创建这个目标）和工作目录下的实际文件出现名字冲突。2. 提高执行make时的效率，特别是对于一个大型的工程来说，编译的效率也许你同样关心。以下就这两个问题我们进行分析讨论：

1.  如果我们需要书写这样一个规则：规则所定义的命令不是去创建目标文件，而是通过make命令行明确指定它来执一些特定的命令。像常见的clean目标：

 

clean:

rm *.o temp

 

规则中“rm”不是创建文件“clean”的命令，而是删除当前目录下的所有.o文件和temp文件。当工作目录下不存在“clean”这个文件时，我们输入“make clean”，“rm *.o temp”总会被执行。这是我们的初衷。

但是如果在当前工作目录下存在文件“clean”，情况就不一样了，同样我们输入“make clean”，由于这个规则没有任何依赖文件，所以目标被认为是最新的而不去执行规则所定义的命令，因此命令“rm”将不会被执行。这并不是我们的初衷。为了解决这个问题，我们需要将目标“clean”声明为伪目标。将一个目标声明为伪目标的方法是将它作为特殊目标.PHONY”的依赖。如下：

 

.PHONY : clean

 

这样目标“clean”就被声明为一个伪目标，无论在当前目录下是否存在“clean”这个文件。我们输入“make clean”之后。“rm”命令都会被执行。而且，当一个目标被声明为伪目标后，make在执行此规则时不会去试图去查找隐含规则来创建它。这样也提高了make的执行效率，同时也不用担心由于目标和文件名重名而使我们的期望失败。在书写伪目标规则时，首先需要声明目标是一个伪目标，之后才是伪目标的规则定义。目标“clean”的完整书写格式应该如下：

.PHONY: clean

clean:

rm *.o temp

 

2. 伪目标的另外一种使用场合是在make的并行和递归执行过程中。此情况下一般会存在一个变量，定义为所有需要make的子目录。对多个目录进行make的实现方式可以是：在一个规则的命令行中使用shell循环来完成。如下：

SUBDIRS = foo bar baz

 

subdirs:

for dir in $(SUBDIRS); do \

$(MAKE) -C $$dir; \

done

 

但这种实现方法存在以下几个问题。1. 当子目录执行make出现错误时，make不会退出。就是说，在对某一个目录执行make失败以后，会继续对其他的目录进行make。在最终执行失败的情况下，我们很难根据错误提示定位出具体是在那个目录下执行make时发生错误。这样给问题定位造成了很大的困难。为了解决这个问题，可以在命令行部分加入错误监测，在命令执行错误后主动退出。不幸的是，如果在执行make时使用了“-k”选项，此方式将失效。2. 另外一个问题就是使用这种shell的循环方式时，没有用到make对目录的并行处理功能，由于规则的命令是一条完整的shell命令，不能被并行处理。

有了伪目标之后，我们可以用它来克服以上实现方式所存在的两个问题。

SUBDIRS = foo bar baz

 

.PHONY: subdirs $(SUBDIRS)

 

subdirs: $(SUBDIRS)

$(SUBDIRS):

$(MAKE) -C $@

foo: baz

 

上边的实现中有一个没有命令行的规则“foo: baz”，此规则用来限制子目录的make顺序。它的作用是限制同步目录“foo”和“baz”的make过程（在处理“foo”目录之前，需要等待“baz”目录处理完成）。提醒大家：在书写一个并行执行make的Makefile时，目录的处理顺序是需要特别注意的。

一般情况下，一个伪目标不作为另外一个目标的依赖。这是因为当一个目标文件的依赖包含伪目标时，每一次在执行这个规则时伪目标所定义的命令都会被执行（因为它作为规则的依赖，重建规则目标时需要首先重建规则的所有依赖文件）。当一个伪目标没有作为任何目标（此目标是一个可被创建或者已存在的文件）的依赖时，我们只能通过make的命令行来明确指定它为make的终极目标，来执行它所在规则所定义的命令。例如“make clean”。

在Makefile中，一个伪目标可以有自己的依赖（可以是一个或者多个文件、一个或者多个伪目标）。在一个目录下如果需要创建多个可执行程序，我们可以将所有程序的重建规则在一个Makefile中描述。因为Makefile中第一个目标是“终极目标”，约定的做法是使用一个称为“all”的伪目标来作为终极目标，它的依赖文件就是那些需要创建的程序。下边就是一个例子：

 

#sample Makefile

all : prog1 prog2 prog3

.PHONY : all

 

prog1 : prog1.o utils.o

cc -o prog1 prog1.o utils.o

 

prog2 : prog2.o

cc -o prog2 prog2.o

 

prog3 : prog3.o sort.o utils.o

cc -o prog3 prog3.o sort.o utils.o

 

执行make时，目标“all”被作为终极目标。为了完成对它的更新，make会创建或者重建目标“all”的所有依赖文件（prog1、prog2和prog3）。当需要单独更新某一个程序时，我们可以通过make的命令行选项来明确指定需要重建的程序。（例如：“make prog1”）。

当一个伪目标作为另外一个伪目标依赖时，make将其作为另外一个伪目标的子例程来处理（可以这样理解：其作为另外一个伪目标的必须执行的部分，就行C语言中的函数调用一样）。下边的例子就是这种用法：

.PHONY: cleanall cleanobj cleandiff

cleanall : cleanobj cleandiff

rm program

 

cleanobj :

rm *.o

 

cleandiff :

rm *.diff

 

“cleanobj”和“cleandiff”这两个伪目标有点像“子程序”的意思（执行目标“clearall时会触发它们所定义的命令被执行”）。我们可以输入“make cleanall”和“make cleanobj”和“make cleandiff”命令来达到清除不同种类文件的目的。例子首先通过特殊目标“.PHONY”声明了多个伪目标，它们之间使用空格分割，之后才是各个伪目标的规则定义。

说明：

通常在清除文件的伪目标所定义的命令中“rm”使用选项“–f”（--force）来防止在缺少删除文件时出错并退出，使“make clean”过程失败。也可以在“rm”之前加上“-”来防止“rm”错误退出，这种方式时make会提示错误信息但不会退出。为了不看到这些讨厌的信息，需要使用上述的第一种方式。

另外make存在一个内嵌隐含变量“RM”，它被定义为：“RM = rm –f”。因此在书写“clean”规则的命令行时可以使用变量“$(RM)”来代替“rm”，这样可以免出现一些不必要的麻烦！这是我们推荐的用法。

强制目标（没有命令或依赖的规则）

如果一个规则没有命令或者依赖，并且它的目标不是一个存在的文件名,在执行此规则时，目标总会被认为是最新的。就是说：这个规则一旦被执行，make就认为它的目标已经被更新过。这样的目标在作为一个规则的依赖时，因为依赖总被认为被更新过，因此作为依赖所在的规则中定义的命令总会被执行。看一个例子：

 

clean: FORCE

rm $(objects)

FORCE:

 

这个例子中，目标“FORCE”符合上边的条件。它作为目标“clean”的依赖，在执行make时，总被认为被更新过。因此“clean”所在规则在被执行时其所定义的命令总会被执行。这样的一个目标通常我们将其命名为“FORCE”。

上边的例子中使用“FORCE”目标的效果和将 “clean”声明为伪目标效果相同。两种方式相比较，使用“.PHONY”方式更加直观高效。这种方式主要用在非GNU版本的make中。

在使用GNU make，应避免使用这种方式。在GNU make中我们推荐使用伪目标方式。

空目标文件

空目标文件是伪目标的一个变种；此目标所在规则执行的目的和伪目标相同——通过make命令行指定将其作为终极目标来执行此规则所定义的命令。和伪目标不同的是：这个目标可以是一个存在的文件，但文件的具体内容我们并不关心，通常此文件是一个空文件。

空目标文件只是用来记录上一次执行此规则命令的时间。在这样的规则中，命令部分都会使用“touch”在完成所有命令之后来更新目标文件的时间戳，记录此规则命令的最后执行时间。make时通过命令行将此目标作为终极目标，当前目录下如果不存在这个文件，“touch”会在第一次执行时创建一个空的文件（命名为空目标文件名）。

通常，一个空目标文件应该存在一个或者多个依赖文件。将这个目标作为终极目标，在它所依赖的文件比它新时，此目标所在规则的命令行将被执行。就是说，如果空目标的依赖文件被改变之后，空目标所在规则中定义的命令会被执行。看一个例子：

 

print: foo.c bar.c

lpr -p $?

touch print

 

执行“make print”，当目标“print”的依赖文件任何一个被修改之后，命令“lpr –p $?”都会被执行，打印这个被修改的文件。

的特殊目标

在Makefile中，有一些名字，当它们作为规则的目标时，具有特殊含义。它们是一些特殊的目标，GNU make所支持的特殊的目标有：

.PHONY：

目标“.PHONY”的所有的依赖被作为伪目标。伪目标时这样一个目标：当使用make命令行指定此目标时，这个目标所在规则定义的命令、无论目标文件是否存在都会被无条件执行。

.SUFFIXES:

特殊目标“SUFFIXES”的所有依赖指出了一系列在后缀规则中需要检查的后缀名（就是当前make需要处理的后缀）。

.DEFAULT

Makefile中，目标“.DEFAULT”所在规则定义的命令，被用在重建那些没有具体规则的目标（明确规则和隐含规则）。就是说一个文件作为某个规则的依赖，但却不是另外一个规则的目标时。Make程序无法找到重建此文件的规则，此种情况时就执行“.DEFAULT”所指定的命令。

.PRECIOUS

目标“.PRECIOUS”的所有依赖文件在make过程中会被特殊处理：当命令在执行过程中被中断时，make不会删除它们。而且如果目标的依赖文件是中间过程文件，同样这些文件不会被删除。这一点目标“.PRECIOUS”和目标“.SECONDAY”实现的功能相同。

另外，目标“.PRECIOUS”的依赖文件也可以是一个模式，例如“%.o”。这样可以保留有规则创建的中间过程文件。

.INTERMEDIATE

目标“.INTERMEDIATE”的依赖文件在make时被作为中间过程文件对待。没有任何依赖文件的目标“.INTERMEDIATE”没有意义。

.SECONDARY

目标“.SECONDARY”的依赖文件被作为中间过程文件对待。但这些文件不会被自动删除。

没有任何依赖文件的目标“.SECONDARY”的含义是：将所有的文件作为中间过程文件（不会自动删除任何文件）。

.DELETE_ON_ERROR

如果在Makefile中存在特殊目标“.DELETE_ON_ERROR”，make在执行过程中，如果规则的命令执行错误，将删除已经被修改的目标文件。

.IGNORE

如果给目标“.IGNORE”指定依赖文件，则忽略创建这个文件所执行命令的错误。给此目标指定命令是没有意义的。当此目标没有依赖文件时，将忽略所有命令执行的错误。

.LOW_RESOLUTION_TIME

目标“.LOW_RESOLUTION_TIME”的依赖文件被make认为是低分辨率时间戳文件。给目标“.LOW_RESOLUTION_TIME”指定命令是没有意义的。

通常文件的时间辍都是高分辨率的，make在处理依赖关系时、对规则目标-依赖文件的高分辨率的时间戳进行比较，判断目标是否过期。但是在系统中并没有提供一个修改文件高分辨率时间辍的机制（方式），因此类似“cp -p”这样的命令在根据源文件创建目的文件时，所产生的目的文件的高分辨率时间辍的细粒度部分被丢弃（来源于源文件）。这样可能会造成目的文件的时间戳和源文件的相等甚至不及源文件新。处理此类命令创建的文件时，需要将命令创建的文件作为目标“.LOW_RESOLUTION_TIME”的依赖，声明这个文件是一个低分辨率时间辍的文件。例如：

 

.LOW_RESOLUTION_TIME: dst

dst: src

cp -p src dst

 

首先规则的命令“cp –p src dst”，所创建的文件“dst”在时间戳上稍稍比“src”晚（因为命令不能更新文件“dst”的细粒度时间）。因此make在判断文件依赖关系时会出现误判，将文件作为目标“.LOW_RESOLUTION_TIME”的依赖后，只要规则中目标和依赖文件的时间戳中的初始时间相等，就认为目标已经过期。这个特殊的目标主要作用是，弥补系统在没有提供修改文件高分辨率时间戳机制的情况下，某些命令在make中的一些缺陷。

对于静态库文件（文档文件）成员的更新也存在这个问题。make在创建或者更新静态库时，会自动将静态库的所有成员作为目标“.LOW_RESOLUTION_TIME”的依赖。

.SILENT

出现在目标“.SILENT”的依赖列表中的文件，make在创建这些文件时，不打印出重建此文件所执行的命令。同样，给目标“.SILENT”指定命令行是没有意义的。

没有任何依赖文件的目标“.SILENT”告诉make在执行过程中不打印任何执行的命令。现行版本make支持目标“.SILENT”的这种功能和用法是为了和旧版本的兼容。在当前版本中如果需要禁命令执行过程的打印，可以使用make的命令行参数“-s”或者“--silent”。

.EXPORT_ALL_VARIABLES

此目标应该作为一个简单的没有依赖的目标，它的功能含义是将之后所有的变量传递给子make进程。

.NOTPARALLEL

Makefile中，如果出现目标“.NOPARALLEL”，则所有命令按照串行方式执行，即使存在make的命令行参数“-j”。但在递归调用的字make进程中，命令可以并行执行。此目标不应该有依赖文件，所有出现的依赖文件将被忽略。

所有定义的隐含规则后缀作为目标出现时，都被视为一个特殊目标，两个后缀串联起来也是如此，例如“.c.o”。这样的目标被称为后缀规则的目标，这种定义方式是已经过时的定义隐含规则的方法（目前，这种方式还被用在很多地方）。原则上，如果将其分为两个部分、并将它们加到后缀列表中，任何目标都可采用这种方式来表示。实际中，后缀通常以“.”开始，因此，以上的这些特别目标同样是以“.”开始。

多目标

一个规则中可以有多个目标，规则所定义的命令对所有的目标有效。一个具有多目标的规则相当于多个规则。规则的命令对不同的目标的执行效果不同，因为在规则的命令中可能使用了自动环变量“$@”。多目标规则意味着所有的目标具有相同的依赖文件。多目标通常用在以下两种情况：

        仅需要一个描述依赖关系的规则，不需要在规则中定义命令。例如

kbd.o command.o files.o: command.h

      

这个规则实现了同时给三个目标文件指定一个依赖文件。

        对于多个具有类似重建命令的目标。重建这些目标的命令并不需要是完全相同，因为可以在命令行中使用自动环变量“$@”来引用具体的目标，完成对它的重建。例如规则：

 

bigoutput littleoutput : text.g

generate text.g -$(subst output,,$@) > $@

其等价于：

 

bigoutput : text.g

generate text.g -big > bigoutput

littleoutput : text.g

generate text.g -little > littleoutput

 

例子中的“generate”根据命令行参数来决定输出文件的类型。使用了make的字符串处理函数“subst”来根据目标产生对应的命令行选项。

虽然在多目标的规则中，可以根据不同的目标使用不同的命令（在命令行中使用自动化变量“$@”），但是，多目标的规则并不能做到根据目标文件自动改变依赖文件（像上边例子中使用自动化变量“$@”改变规则的命令一样），需要实现这个目的是，要用到make的静态模式。

多规则目标

Makefile中，一个文件可以作为多个规则的目标（多个规则中只能有一个规则定义命令）。这种情况时，以这个文件为目标的规则的所有依赖文件将会被合并成此目标一个依赖文件列表，当其中任何一个依赖文件比目标更新（比较目标文件和依赖文件的时间戳）时，make将会执行特定的命令来重建这个目标。

对于一个多规则的目标，重建此目标的命令只能出现在一个规则中（可以是多条命令）。如果多个规则同时给出重建此目标的命令，make将使用最后一个规则中所定义的命令，同时提示错误信息（一个特殊的例外是：使用“.”开头的多规则目标文件，可以在多个规则中给出多个重建命令。这种方式只是为了和其他版本make进行兼容，一般在GNU make中应该避免使用这个功能）。某些情况，需要对相同的目标使用不同的规则中所定义的命令，我们需要使用另外一种方式——“双冒号”规则来实现。

一个仅仅描述依赖关系的规则可用来给出一个或做多个目标文件的依赖文件。例如，Makefile中通常存在一个变量，就像以前我们提到的“objects”，它定义为所有的需要编译生成的.o文件的列表。当这些.o文件在其源文件所包含的头文件“config.h”发生变化之后能够自动的被重建，我们可以使用多目标的方式来书写Makefile：

 

objects = foo.o bar.o

foo.o : defs.h

bar.o : defs.h test.h

$(objects) : config.h

 

这样做的好处是：我们可以在源文件增加或者删除了包含的头文件以后不用修改已经存在的Makefile的规则，只需要增加或者删除某一个.o文件依赖的头文件。这种方式很简单也很方便。对于一个大的工程来说，这样做的好处是显而易见的。在一个大的工程中，对于一个单独目录下的.o文件的依赖规则建议使用此方式。规则中头文件的依赖描述规则也可以使用gcc自动产生。

另外，我们也可以通过一个变量来增加目标的依赖文件，使用make的命令行来指定某一个目标的依赖头文件，例如：

 

extradeps=

$(objects) : $(extradeps)

 

它的意思是：如果我们执行“make extradeps=foo.h”那么“foo.h”将作为所有的.o文件的依赖文件。当然我们只执行“make”的话，就没有指定任何文件作为.o文件的依赖文件。

在多规则的目标中，如果目标的任何一个规则没有定义重建此目标的命令，make将会寻找一个合适的隐含规则来重建此目标。关于隐含规则可参考 第十章 make的隐含规则