C/C++项目构建教程

构建工具有助于管理和简化构建过程，自动化的构建程序，多用于大型和复杂的项目中。
本文介绍Makefile、CMake、XMake等构建工具。
本文将以C/C++的源码作为基础，所以必然涉及一些关于C/C++的编译的知识，关于这方面的内容，还请各位自行学习。😘

概述

运行大型项目需要确定不同代码模块或库文件如何编译链接在一起，这需要开发者用项目构建工具来实现。
本文所述构建工具，如Makefile、CMake、XMake等，是为了简化编译和链接过程，以下是使用它们的一些主要原因：
- 自动化：构建工具可以自动执行编译、链接和其他构建步骤，无需手动运行每个步骤。
- 依赖管理：构建工具可以跟踪源文件之间的依赖关系，并确保在源文件更改时只重新编译必要的文件。
- 跨平台：构建工具可以生成针对不同平台和编译器的构建文件，使得源代码可以在不同的环境中构建。
- 可扩展：对于大型项目，构建工具可以帮助组织和管理多个源文件和库，使得构建过程更加可控。
- 一致性：构建工具可以确保每次构建的过程都是一致的，无论是在哪个平台或环境中。
- 集成其他工具：构建工具可以与其他工具集成，如测试框架、包管理器等，提供更完整的构建解决方案。

Make

Makefile是什么

Make: 是最早的构建工具之一，它使用Makefile来描述如何构建你的项目。
Makefile文件按照特定语法进行编写，用以说明如何编译各个源文件并链接生成可执行文件，同时定义了源文件之间的依赖关系。
尽管Makefile的语法可能有些复杂，但它在C++社区中仍然广泛使用。

Makefile工作流程

1.查找当前目录下的Makefile文件  
2.初始化文件中的变量  
3.分析Makefile中的所有规则  
4.为所有的目标文件创建依赖关系  
5.根据依赖关系，决定哪些目标文件要重新生成  
6.执行生成命令

Makefile书写规范

1 2	目标文件：依赖文件列表 <Tab> 命令列表

目标文件(target)即为最终的可执行文件test(可自定义名称)
中间目标文件test1.o test2.o
每个目标文件和它的依赖文件用：隔开
每个.o文件都有一组依赖文件

调用make命令可输入：make target

如果省略target，make就将生成Makefile文件中定义的第一个目标

Makefile中的变量

Linux下的Makefile文件里面可能会使用非常多的变量，远不像前面示例Makefile文件那样简单。这些变量对大小写敏感，一般使用大写宇母。

定义变量的语法：VARNAME=string

使用时，把变量用括号括起来，并在前面加上$符号，就可以引用变量的值：$(VARNAME)

Makefile中的变量分为

用户自定义变量
预定义变量
自动变量
环境变量

Makefile中的隐含规则

一些默认的动作，称作隐含规则的内置的规则，这些规则告诉make当用户没有完整地给出某些命令的时候，应该怎样执行。

在我们使用Makefile时，有一些我们会经常使用，而且使用频率非常高的东西，比如，我们编译C/C++的源程序为中间目标文件（Unix下是[.o]文件，Windows下是[.obj]文件）。这里讲述的就是一些在Makefile中的“隐含的”，早先约定了的，不需要我们再写出来的规则。

“隐含规则”也就是一种惯例，make会按照这种“惯例”心照不喧地来运行，那怕我们的Makefile中没有书写这样的规则。例如，把[.c]文件编译成[.o]文件这一规则，你根本就不用写出来，make会自动推导出这种规则，并生成我们需要的[.o]文件。

Makefile的编写实例

现在有一个c程序，实现输入姓名，输入hello+用户的输入

共有以下文件：input.h input.c output.h output.c main.c

Makefile的编写如下

main:input.o output.o main.o
    gcc -Wall -O -g -o main main.o input.o output.o
input.o:input.c input.h
    gcc -Wall -O -g -o input.o input.c
output.o:output.c output.h
    gcc -Wall -O -g -o output.o output.c
main.o:main.c input.h output.h
    gcc -Wall -O -g -o main.o main.c
clean:
    rm -rf test *.o

Makefile的简化

通过上面的代码我们可以发现，我们在编写Makefile文件的时候有大量重复语句，可以通过自定义变量、自动变量、隐含规则等方式简化

第一次优化：自定义变量

CC=gcc
CFLAGS=-Wall -O -g
OBJ=input.o output.o main.o

main:$(OBJ)
    $(CC) $(CFLAGS) -o main main.o input.o output.o
input.o:input.c input.h
    $(CC) $(CFLAGS) -o input.o input.c
output.o:output.c output.h
    $(CC) $(CFLAGS) -o output.o output.c
main.o:main.c input.h output.h
    $(CC) $(CFLAGS) -o main.o main.c
clean:
    rm -rf test *.o

通过自定义变量，我们将原本冗长的语句进行缩短

第二次优化：自动变量

CC=gcc
CFLAGS=-Wall -O -g
OBJ=input.o output.o main.o

main:$(OBJ)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
input.o:input.c input.h
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
output.o:output.c output.h
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
main.o:main.c input.h output.h
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
clean:
    rm -rf test *.o

第三次优化：隐含规则

CC=gcc
CFLAGS=-Wall -O -g
OBJ=input.o output.o m

main:$(OBJ)
    $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $^
clean:
    rm -rf test *.o

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