11.自動生成依賴關(guān)系_上

11.0. 實(shí)驗(yàn)原料

本節(jié)實(shí)驗(yàn)所需的源文件和頭文件：
原文件：func.c

成都創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)項(xiàng)目包括敘州網(wǎng)站建設(shè)、敘州網(wǎng)站制作、敘州網(wǎng)頁制作以及敘州網(wǎng)絡(luò)營銷策劃等。多年來，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，敘州網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到敘州省份的部分城市，未來相信會繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！

#include "stdio.h"
#include "func.h"
void foo()
{
    printf("void foo() : %s\n", HELLO);
}

原文件：main.c

#include <stdio.h>
#include "func.h"
int main()
{
    foo();

    return 0;
}

頭文件func.c

#ifndef FUNC_H
#define FUNC_H

#define HELLO "Hello D.T."

void foo();

#endif

11.1.問題和方案

問題：

1. 目標(biāo)文件.o是否只依賴于源文件.c？編譯器如何編譯源文件和頭文件？
   編譯器處理頭文件中的代碼直接插入源文件中，編譯器只通過預(yù)處理后的原文件產(chǎn)生目標(biāo)文件，因此，規(guī)則中以源文件為依賴，命令可能無法執(zhí)行。
2. 下面Makefile有沒有問題？
   

OBJS := func.o main.o

hello.out : $(OBJS)
    @gcc -o $@ $^
    @echo "Target File ==> $@"

$(OBJS) : %.o : %.c
    @gcc -o $@ -c $<

此時看似可以編譯成功，但存在潛在隱患。
存在問題：目標(biāo)文件只依賴于.c文件，而沒有關(guān)注.h文件，這樣當(dāng).h文件的內(nèi)容更新時，不會重新編譯.c文件。
解決方案：
我們將.h文件也作為依賴寫到Makefile中。

OBJS := func.o main.o

hello.out : $(OBJS)
    @gcc -o $@ $^
    @echo "Target File ==> $@"

$(OBJS) : %.o : %.c func.h
    @gcc -o $@ -c $<

上述解決方案問題：
頭文件作為依賴出現(xiàn)于每一個目標(biāo)文件對應(yīng)的規(guī)則中，當(dāng)頭文件改動，任何源文件都會被重新編譯(編譯低效)，而且當(dāng)項(xiàng)目中頭文件數(shù)量巨大時，Makefile件很難維護(hù)。

11.2.實(shí)現(xiàn)自動依賴

通過命令自動生成對頭文件的依賴，將生成的依賴自動包含進(jìn)入Makefile中，當(dāng)頭文件改動后，自動確認(rèn)需要重新編譯的文件。
預(yù)備工作：
1.Linux命令sed，sed時一個流編輯器，用于流文本的修改(增、刪、查、改)，文件替換，格式為：sed ‘s/abc/xyz/g’;
Sed可以支持正則表達(dá)，sed ‘s/(.).o[ :]/objs/\1.o : /g’ 正則匹配目標(biāo)（(.).o[ :]），替換值（objs/\1.o : ）
2.編譯器選項(xiàng)，生成依賴關(guān)系
gcc -MM 獲取目標(biāo)的完整依賴關(guān)系
gcc -M 獲取目標(biāo)的部分依賴關(guān)系
3.Makefile中目標(biāo)拆分技巧，將目標(biāo)的完整依賴拆分為多個部分依賴

.PHONY : test a b c

test : a b

test : b c

test : 
        @echo "$^"

輸出結(jié)果：a b c

思考：如果使用上面的預(yù)備工作實(shí)現(xiàn)頭文件的自動依賴？

12.自動生成依賴關(guān)系_中

12.1.Include

Make中的include關(guān)鍵字，類似于C語言中的關(guān)鍵字，在處理是將所包含的文件的內(nèi)容原封不動的搬到當(dāng)前文件。
語法：include filename
Eg: include foo.make *.mk $(var)
Make對include關(guān)鍵字的處理方式，在當(dāng)前目錄搜索或者指定目錄搜索目標(biāo)文件，搜索成功：將文件內(nèi)容搬入當(dāng)前Makefile中；搜索失敗，以文件名作為目標(biāo)查找并執(zhí)行對應(yīng)規(guī)則。當(dāng)文件名對應(yīng)的規(guī)則不存在時，產(chǎn)生錯誤。
下面的代碼怎么執(zhí)行，為什么？

.PHONY : all

include test.txt

all : 
    @echo "this is all"

test.txt :
    @echo "test.txt"
    @touch test.txt

初次執(zhí)行文件，自然搜索不到test.txt文件，然后會test.txt文件名作為目標(biāo)查找并執(zhí)行對應(yīng)規(guī)則，輸出結(jié)果：

注意：在include關(guān)鍵字前面加上-，可以消除警告。

12.2.命令執(zhí)行機(jī)制

1.Makefile中的命令執(zhí)行時，每一條命令默認(rèn)都是一個新的進(jìn)程；(這樣當(dāng)我們希望使用上一個命令的執(zhí)行結(jié)果，繼續(xù)執(zhí)行命令時往往得不到結(jié)果，譬如下面的代碼)；

.PHONY : all

all :
    set -e;
    mkdir test;
    cd test;
    mkdir subtest

輸出結(jié)果：

很顯然，沒有達(dá)到我們與其的目的（在test文件夾中創(chuàng)建subtest文件夾）
2.可以通過接續(xù)符(;)將多個命令組合成為一個命令，組合的命令一次在同一個進(jìn)程中被執(zhí)行；
3.可以使用set -e指定發(fā)生錯誤時立即退出。

.PHONY : all

all :
        set -e; \
        mkdir test; \
        cd test; \
        mkdir subtest

輸出結(jié)果：

12.3.實(shí)現(xiàn)自動生成依賴

1.通過gcc -MM 和sed命令得到.dep文件（目標(biāo)的部分依賴），并使用接續(xù)符使得命令可以連續(xù)執(zhí)行；
2.通過include指令包含所有的.dep依賴文件（當(dāng).dep文件不存在時，查找與.dep文件同名的規(guī)則并執(zhí)行）

.PHONY : all clean

MKDIR := mkdir
RM := rm -fr
CC := gcc

SRCS := $(wildcard *.c)
DEPS := $(SRCS:.c=.dep)

-include $(DEPS)

all :
        @echo "all"

%.dep : %.c
        @echo "Creating $@ ..."
        @set -e; \
        $(CC) -MM -E $^ | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o : ,g' > $@

clean :
        $(RM) $(DEPS)

輸出結(jié)果：

我們此時已經(jīng)成功的生成了依賴文件main.dep和func.dep并在文件中記錄了目標(biāo)和依賴的關(guān)系。
思考：如果組織依賴文件相關(guān)的規(guī)則與源碼編譯相關(guān)的規(guī)則，進(jìn)而形成功能完整的Makefile？

13.自動生成依賴關(guān)系_下

13.1.遺留問題

如何在makefile中組織.dep文件到指定目錄？
解決思路：
當(dāng)include 發(fā)現(xiàn).dep文件不存在時，通過規(guī)則和命令創(chuàng)建deps文件夾，將所有的.dep文件創(chuàng)建到deps文件夾，并在.dep文件中記錄目標(biāo)文件的依賴關(guān)系。

$(DIR_DEPS) :
    $(MKDIR) $@

$(DIR_DEPS)/%.dep : $(DIR_DEPS)  %.c
    @echo "Creating $@ ..."
    @set -e; \
    $(CC) -MM -E  $^  | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o : ,g' > $@

這樣做確實(shí)解決了上述問題，生成了deps文件夾：

但同時我們看到兩個問題：
1.因?yàn)橐蕾囍邪琩eps文件夾，以deps文件夾作為 gcc -MM 的輸入時沒有意義的，會報(bào)告warning，所以使用下面的方法過濾掉deps文件夾

$(CC) -MM -E $(filter %.c, $^) | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o : ,g' > $@

2.func.dep被重復(fù)創(chuàng)建了多次？
問題本質(zhì)分析：
deps文件夾的時間屬性會因?yàn)橐蕾囄募?chuàng)建而發(fā)生改變，make發(fā)現(xiàn)deps文件夾比對于的目標(biāo)更新時，會觸發(fā)相應(yīng)規(guī)則的重新解釋和命令的執(zhí)行。
解決方案：使用ifeq動態(tài)決定.dep目標(biāo)的依賴；

ifeq ("$(wildcard $(DIR_DEPS))", "")
$(DIR_DEPS)/%.dep : $(DIR_DEPS) %.c
else
$(DIR_DEPS)/%.dep : %.c
endif

13.2.Include黑暗操作

1.使用- 不但關(guān)閉了include發(fā)出的警告，同時關(guān)閉了錯誤，當(dāng)發(fā)生錯誤時，make將忽略這些錯誤。
2.如果include 觸發(fā)規(guī)則創(chuàng)建了文件則會發(fā)生下面的事情：

// 使用include 時的暗黑操作
if(如果目標(biāo)文件不存在)
{
    //以文件名為規(guī)則查找并執(zhí)行，
    if(查找到的規(guī)則中創(chuàng)建了文件)
    {
        //將創(chuàng)建成功的目標(biāo)文件包含進(jìn)當(dāng)前makefile
    }
}
else // 如果目標(biāo)文件存在
{
    // 將目標(biāo)文件包含進(jìn)當(dāng)前makefile
    if(以目標(biāo)文件名查找是否有相應(yīng)的規(guī)則)
    {
        if(比較規(guī)則的依賴關(guān)系，決定是否執(zhí)行規(guī)則的命令)
        {
            // (依賴文件更新，則執(zhí)行)
        }
        else
        {
            // 無操作
        }
    }
    else
    {
        // 無操作
    }
}

實(shí)驗(yàn)1：include包含的目標(biāo)文件不存在，并且以文件名為目標(biāo)的規(guī)則存在，并在規(guī)則中創(chuàng)建了文件

.PHONY : all

-include test.txt

all : 
    @echo "this is all"

test.txt :
    @echo "creating $@ ..."
    @echo "other : ; @echo "this is other" " > test.txt

我們期望了輸出結(jié)果因該是：this is all，因?yàn)閍ll是第一個（默認(rèn)）目標(biāo)。
運(yùn)行結(jié)果：

原因在于當(dāng)出現(xiàn)上面的情況時：以文件名為規(guī)則查找并執(zhí)行，同時如果查找到的規(guī)則中創(chuàng)建了文件，將創(chuàng)建成功的目標(biāo)文件包含進(jìn)當(dāng)前makefile，此時在makefile中第一個目標(biāo)變成了other
實(shí)驗(yàn)2：

.PHONY : all

-include test.txt

all : 
    @echo "this is all"

test.txt : b.txt
    @echo "creating $@ ..."

當(dāng)不存在b.txt時的運(yùn)行結(jié)果：

當(dāng)存在b.txt，但b.txt文件比test.txt文件舊時的運(yùn)行結(jié)果：

當(dāng)存在b.txt，但b.txt文件比test.txt文件新時的運(yùn)行結(jié)果：

結(jié)論：如果目標(biāo)文件存在：將目標(biāo)包含進(jìn)當(dāng)前makefile，以目標(biāo)文件名查找是否有相應(yīng)的規(guī)則
如果有則比較規(guī)則的依賴關(guān)系，決定是否執(zhí)行規(guī)則的命令(依賴文件更新，則執(zhí)行)，如果規(guī)則中的命令更新了目標(biāo)文件，替換之前包含了的內(nèi)容。未更新，則無操作。
以目標(biāo)文件名查找是否有相應(yīng)的規(guī)則，不能找到，則無操作
實(shí)驗(yàn)3：

.PHONY : all

-include test.txt

all : 
    @echo "$@ : $^"

test.txt : b.txt
    @echo "creating $@ ..."
    @echo "all : c.txt" > test.txt

a.txt內(nèi)容：

all : a.txt

當(dāng)該文件中所需的所有文件都存在，并且test.txt的內(nèi)容為最新時，make all輸出結(jié)果：

當(dāng)b.txt文件最新時，make all輸出結(jié)果：

14.自動生成依賴關(guān)系_續(xù)

經(jīng)過前面的技巧學(xué)習(xí)，我們現(xiàn)可以去完成這個自動生成依賴關(guān)系的想法了
注意：
思考：我們在13節(jié)中最終創(chuàng)建出來的makefile是否存在問題?
當(dāng).dep文件生成后，如果動態(tài)的改變文件間的依賴關(guān)系，那么make可能無法檢測到這個改變，進(jìn)而做出錯誤的判斷。
實(shí)例：

輸出結(jié)果：

解決方案：
將依賴文件的文件名作為目標(biāo)加入自動生成的依賴關(guān)系中，通過include加載依賴文件時判斷是否執(zhí)行規(guī)則，在規(guī)則執(zhí)行時重新生成依賴關(guān)系文件，最后加載新的依賴文件。
舉個栗子：當(dāng)我們前面編譯過之后(生成了依賴文件)，又添加了新的頭文件，這時根據(jù)include的暗黑操作，要去檢查與include所包含的依賴文件同名的規(guī)則是否存在，如果存在，則檢查這個目標(biāo)所對應(yīng)的依賴是否被更新，如果更新，則執(zhí)行相應(yīng)規(guī)則。
最終方案：

.PHONY : all clean rebuild

MKDIR := mkdir
RM := rm -fr
CC := gcc

DIR_DEPS := deps
DIR_EXES := exes
DIR_OBJS := objs

DIRS := $(DIR_DEPS) $(DIR_EXES) $(DIR_OBJS)

EXE := app.out
EXE := $(addprefix $(DIR_EXES)/, $(EXE))

SRCS := $(wildcard *.c)
OBJS := $(SRCS:.c=.o)
OBJS := $(addprefix $(DIR_OBJS)/, $(OBJS))
DEPS := $(SRCS:.c=.dep)
DEPS := $(addprefix $(DIR_DEPS)/, $(DEPS))

all : $(DIR_OBJS) $(DIR_EXES) $(EXE)

ifeq ("$(MAKECMDGOALS)", "all")
include $(DEPS)
endif

ifeq ("$(MAKECMDGOALS)", "")
include $(DEPS)
endif

$(EXE) : $(OBJS)
    $(CC) -o $@ $^
    @echo "Success! Target => $@"

$(DIR_OBJS)/%.o : %.c
    $(CC) -o $@ -c $(filter %.c, $^)
#   $(CC) -o $@ -c $(filter %.c, $^)

$(DIRS) :
    $(MKDIR) $@

ifeq ("$(wildcard $(DIR_DEPS))", "")
$(DIR_DEPS)/%.dep : $(DIR_DEPS) %.c
else
$(DIR_DEPS)/%.dep : %.c
endif
    @echo "Creating $@ ..."
    @set -e; \
    $(CC) -MM -E $(filter %.c, $^) | sed 's,\(.*\)\.o[ :]*,objs/\1.o $@ : ,g' > $@

clean :
    $(RM) $(DIRS)

rebuild :
    @$(MAKE) clean
    @$(MAKE) all

總結(jié)：
Makefile中可以將目標(biāo)的依賴拆分寫到不同的地方；
include關(guān)鍵字能夠觸發(fā)相應(yīng)的規(guī)則的執(zhí)行；
如果規(guī)則的執(zhí)行導(dǎo)致依賴更新，可能導(dǎo)致再次解釋執(zhí)行相應(yīng)的規(guī)則；
依賴文件可需要依賴源文件得到正確的編譯決策
自動生成文件的依賴關(guān)系能夠提高M(jìn)akefile的移植性。

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網(wǎng)頁標(biāo)題：makefile(05)_自動生成依賴關(guān)系-創(chuàng)新互聯(lián)
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