构建 build

整理为知笔记中和 make makefile automake 有关内容，成此篇。

从 gcc 说起

在介绍 make 之前，首先要保证你会使用 gcc/g++ 编译。了解 gcc 执行的四个阶段，知道预编译阶段、链接阶段需要什么，做什么操作；知道预编译时找不到头文件，链接时缺少库文件怎么处理；知道动态库、静态库的区别，怎么创建并使用它们。以上是必需的！只有掌握了上面的内容，才能保证面对一个简单的项目（可能包含头文件、源文件和链接库）知道怎么组织，最终得到可执行文件。

维基百科的描述：

GNU编译器套装（英语：GNU Compiler Collection，缩写为 GCC），一套编程语言编译器，以GPL及LGPL许可证所发行的自由软件，也是GNU项目的关键部分，也是GNU工具链的主要组成部分之一。GCC（特别是其中的C语言编译器）也常被认为是跨平台编译器的事实标准。

gcc 编译过程

预处理、编译、汇编和链接。学习 gcc，比较重要的是预处理和链接：

参考 gcc编译4个阶段

1. 预处理阶段

   预处理器（cpp）根据以字符#开头的命令（directives），修改原始的C程序。

   也就是说预处理阶段，会查找并加载头文件生成一个新的C程序。

2. 编译阶段

   编译阶段会将代码翻译成汇编语言。

   汇编语言是非常有用的，它为不同高级语言不同编译器提供了 通用的语言。如：C编译器和Fortran编译器产生的输出文件用的都是一样的汇编语言。

3. 汇编阶段

   汇编阶段将汇编语言程序转换成为目标文件，也就是二进制机器码。

4. 链接阶段

   该阶段将用到的一个或多个目标文件（库文件）链接生成可执行文件。

   在预编译阶段包含进来的“stdio.h”中只有“printf”函数的声明，而没有函数的实现，那么，是在哪里实现的“printf”函数呢？答案是：系统把这些函数实现都做到名为libc.so.6的库文件中去了，链接阶段gcc会到系统默认的搜索路径”/usr/lib”下进行查找，也就是链接到libc.so.6库函数中去，这样就能实现函数”printf” 了，而这也就是链接的作用。

   从上面可以看出，链接时需要目标文件的名称及其所在目录。

常用参数

知道了预处理器（cpp）要读取头文件，那么报错“xxx.h:No such file or directory”就需要确认我们是不是指定了查找目录，或者核对我们指定的路径是否包含该头文件；同样的道理，链接器（ld）需要链接目标文件，和前者稍有不用的地方在于：头文件一般都写在源代码中，我们只需要指定头文件路径；而链接目标文件时，既需要我们指出目标文件所在的目录，同时还需要我们指定使用目标路径下的哪个文件。

以上算是原理。知其所以然之后，我们来看工具具体的使用方法：

1. 头文件相关的： -I 后跟绝对路径或相对路径，例如 -I ./include。预处理器会优先在 @搜索路径
2. 链接过程： -L 后跟绝对路径或相对路径，例如 -L ./lib， -l 后跟库名，例如 -lmath，对应库文件 libmath.a 或 libmath.so
3. -c：使用源文件生成对应的目标文件，而不进行链接，使用 ，例如 g++ -c main.cpp -o main.o
4. -Wall：使 gcc 产生尽可能多的警告信息，并非全部。
5. -Werror：把警告当做错误处理，即产生 warning 时就停止编译操作。

特殊的参数：

1. -nostdinc：使编译器不在系统缺省的头文件目录里面找头文件,一般和-I联合使用,明确限定头文件的位置。

2. -Wl,-rpath：在编译过程指定程序在运行时动态库的搜索路径，示例：

   # 当指定多个动态库搜索路径时，路径之间用冒号"："分隔
   gcc -Wl,-rpath,libPath -L libPath -ltest hello.c

   将搜索路径信息写入可执行文件(rpath代表runtime path)。这样就不需要设置环境变量。坏处是，如果库文件移动位置，我们需要重新编译test。

3. …

更多的参数，更详细的使用说明可以查看 官方手册，或者使用 man info –help 等方式获取。

搜索顺序

测试环境：

vimer@debian8light:~/code/test_search$ uname -a
Linux debian8light 3.16.0-4-amd64 #1 SMP Debian 3.16.7-ckt20-1+deb8u4 (2016-02-29) x86_64 GNU/Linux
vimer@debian8light:~/code/test_search$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID:	Debian
Description:	Debian GNU/Linux 8.3 (jessie)
Release:	8.3
Codename:	jessie
vimer@debian8light:~/code/test_search$ 

在 gcc version 4.9.2 (Debian 4.9.2-10) 环境下实际测试，linux 编译时头文件的搜索路径：

1. 搜索会从 -I 开始
2. 再找 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.9/include
3. 再找 /usr/local/include/
4. 查找 /usr/include/

此测试只是确定以上 4 者相对的先后。测试时未包含更多的潜在的搜索路径，比如 gcc 的环境变量 C_INCLUDE_PATH、CPLUS_INCLUDE_PATH、OBJC_INCLUDE_PATH

两种不类型的头文件 #include<> 和 #include"" 搜索规则：

1. 使用<>包含的头文件一般会先搜索-I选项后的路径（即用gcc编译时的-I选项，注意是大写），之后就是标准的系统头文件路径。
2. 而用””号包含的头文件会首先搜索当前的工作目录，之后的搜索路径才是和<>号包含的头文件所搜索的路径一样的路径。

事实上，知道上述提及的搜索路径即可。不必学究式地死记硬背之间的搜索顺序，能有多少意义呢？。

更直接、简单的方式，确认查找头文件时的路径搜索顺序。参考 使用gcc时头文件路径和动态链接库路径， 通过使用 -v 参数看到：

#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
 ./include
 /usr/include/c++/4.9
 /usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/4.9
 /usr/include/c++/4.9/backward
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.9/include
 /usr/local/include
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.9/include-fixed
 /usr/include/x86_64-linux-gnu
 /usr/include
End of search list.

在此不再具体测试编译过程中链接库文件时的搜索顺序、运行时动态库的搜索顺序，真正需要用之间的搜索顺序时再写代码测试。

动态链接和静态链接

在“链接阶段”一节中出现了库文件“libc.so.6”。@Linxu 中动态库

@引出静态库

@动态链接和静态链接

make 和 Makefile

make 命令用来解释、执行 Makefile文件。针对开发 C++ 程序来说：Makefile 文件是对项目文件（以源文件、链接库为主，也包括头文件）依赖关系的描述，是对 gcc 命令的有效组织。抛开依赖关系，如果项目不复杂，你也可以用 shell 脚本来组织 gcc 命令，前提是根据依赖关系调整好编译命令的排序。虽然能够得到同样的结果，但是执行的效率不如前者，容错的能力不如前者，耗费的精力更是项目越大越难以承受。事实上：

在make诞生之前，编译工作主要依赖于操作系统里面的类似于“make”、“install”功能的shell脚本。

来看看维基百科中的描述：

在软件开发中，make 是一个工具程序（Utility software），经由读取叫做“makefile”的文件，自动化建构软件。

它是一种转化文件形式的工具，转换的目标称为“target”；与此同时，它也检查文件的依赖关系，如果需要的话，它会调用一些外部软件来完成任务。它的依赖关系检查系统非常简单，主要根据依赖文件的修改时间进行判断。大多数情况下，它被用来编译源代码，生成结果代码，然后把结果代码连接起来生成可执行文件或者库文件。

它使用叫做“makefile”的文件来确定一个target文件的依赖关系，然后把生成这个target的相关命令传给shell去执行。

需要注意的是我们在 Linux 上用的一般是 make 的重写/改写版本 GNU Make，除此之外还有 BSD Make 等。

我们来看怎么写 Makefile 文件。

automake

人工写 Makefile 文件已经满足不了我们了。事实是人越来越懒，项目也越来越大，我们希望电脑帮我们做更多的工作。引用 Wikipedia 中的描述：

GNU Automake 是一种编程工具，可以产生供 make 程式使用的 Makefile，用来编译程式。它是自由软件基金会发起的 GNU 计划的其中一项，作为 GNU 构建系统的一部分。automake 所产生的Makefile 符合 GNU 编程标准。

automake 是由 Perl 语言所写的，必须和 GNU autoconf 一并使用。

延伸

以下概念当做扩展知识保留下来，如果有兴趣可以展开学习：

• PE 文件 和 ELF 文件