跟我一起寫 Makefile（十三）

五、定義模式規則

你可以使用模式規則來定義一個隐含規則。一個模式規則就好像一個一般的規則，隻是在規則中，目标的定義需要有"%"字元。"%"的意思是表示一個或多個任意字元。在依賴目标中同樣可以使用"%"，隻是依賴目标中的"%"的取值，取決于其目标。

有一點需要注意的是，"%"的展開發生在變量和函數的展開之後，變量和函數的展開發生在make載入Makefile時，而模式規則中的"%"則發生在運作時。

1、模式規則介紹

模式規則中，至少在規則的目标定義中要包含"%"，否則，就是一般的規則。目标中的"%"定義表示對檔案名的比對，"%"表示長度任意的非空字元串。例如："%.c"表示以".c"結尾的檔案名（檔案名的長度至少為3），而"s.%.c"則表示以"s."開頭，".c"結尾的檔案名（檔案名的長度至少為5）。

如果"%"定義在目标中，那麼，目标中的"%"的值決定了依賴目标中的"%"的值，也就是說，目标中的模式的"%"決定了依賴目标中"%"的樣子。例如有一個模式規則如下：

    %.o : %.c ; <command ......>

其含義是，指出了怎麼從所有的[.c]檔案生成相應的[.o]檔案的規則。如果要生成的目标是"a.o b.o"，那麼"%c"就是"a.c b.c"。

一旦依賴目标中的"%"模式被确定，那麼，make會被要求去比對目前目錄下所有的檔案名，一旦找到，make就會規則下的指令，是以，在模式規則中，目标可能會是多個的，如果有模式比對出多個目标，make就會産生所有的模式目标，此時，make關心的是依賴的檔案名和生成目标的指令這兩件事。

2、模式規則示例

下面這個例子表示了,把所有的[.c]檔案都編譯成[.o]檔案.

    %.o : %.c

            $(CC) -c $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $< -o $@

其中，"$@"表示所有的目标的挨個值，"$<"表示了所有依賴目标的挨個值。這些奇怪的變量我們叫"自動化變量"，後面會詳細講述。

下面的這個例子中有兩個目标是模式的：

    %.tab.c %.tab.h: %.y

            bison -d $<

這條規則告訴make把所有的[.y]檔案都以"bison -d <n>.y"執行，然後生成"<n>.tab.c"和"<n>.tab.h"檔案。（其中，"<n>"表示一個任意字元串）。如果我們的執行程式"foo"依賴于檔案"parse.tab.o"和"scan.o"，并且檔案"scan.o"依賴于檔案"parse.tab.h"，如果"parse.y"檔案被更新了，那麼根據上述的規則，"bison -d parse.y"就會被執行一次，于是，"parse.tab.o"和"scan.o"的依賴檔案就齊了。（假設，"parse.tab.o"由"parse.tab.c"生成，和"scan.o"由"scan.c"生成，而"foo"由"parse.tab.o"和"scan.o"連結生成，而且foo和其[.o]檔案的依賴關系也寫好，那麼，所有的目标都會得到滿足）

3、自動化變量

在上述的模式規則中，目标和依賴檔案都是一系例的檔案，那麼我們如何書寫一個指令來完成從不同的依賴檔案生成相應的目标？因為在每一次的對模式規則的解析時，都會是不同的目标和依賴檔案。

自動化變量就是完成這個功能的。在前面，我們已經對自動化變量有所提涉，相信你看到這裡已對它有一個感性認識了。所謂自動化變量，就是這種變量會把模式中所定義的一系列的檔案自動地挨個取出，直至所有的符合模式的檔案都取完了。這種自動化變量隻應出現在規則的指令中。

下面是所有的自動化變量及其說明：

$@

    表示規則中的目标檔案集。在模式規則中，如果有多個目标，那麼，"$@"就是比對于目标中模式定義的集合。

$%

    僅當目标是函數庫檔案中，表示規則中的目标成員名。例如，如果一個目标是"foo.a(bar.o)"，那麼，"$%"就是"bar.o"，"$@"就是"foo.a"。如果目标不是函數庫檔案（Unix下是[.a]，Windows下是[.lib]），那麼，其值為空。

$<

    依賴目标中的第一個目标名字。如果依賴目标是以模式（即"%"）定義的，那麼"$<"将是符合模式的一系列的檔案集。注意，其是一個一個取出來的。

$?

    所有比目标新的依賴目标的集合。以空格分隔。

$^

    所有的依賴目标的集合。以空格分隔。如果在依賴目标中有多個重複的，那個這個變量會去除重複的依賴目标，隻保留一份。

$+

    這個變量很像"$^"，也是所有依賴目标的集合。隻是它不去除重複的依賴目标。

$*

   這個變量表示目标模式中"%"及其之前的部分。如果目标是"dir/a.foo.b"，并且目标的模式是"a.%.b"，那麼，"$*"的值就是"dir/a.foo"。這個變量對于構造有關聯的檔案名是比較有較。如果目标中沒有模式的定義，那麼"$*"也就不能被推導出，但是，如果目标檔案的字尾是make所識别的，那麼"$*"就是除了字尾的那一部分。例如：如果目标是"foo.c"，因為".c"是make所能識别的字尾名，是以，"$*"的值就是"foo"。這個特性是GNU make的，很有可能不相容于其它版本的make，是以，你應該盡量避免使用"$*"，除非是在隐含規則或是靜态模式中。如果目标中的字尾是make所不能識别的，那麼"$*"就是空值。

當你希望隻對更新過的依賴檔案進行操作時，"$?"在顯式規則中很有用，例如，假設有一個函數庫檔案叫"lib"，其由其它幾個object檔案更新。那麼把object檔案打包的比較有效率的Makefile規則是：

    lib : foo.o bar.o lose.o win.o

            ar r lib $?

在上述所列出來的自動量變量中。四個變量（$@、$<、$%、$*）在擴充時隻會有一個檔案，而另三個的值是一個檔案清單。這七個自動化變量還可以取得檔案的目錄名或是在目前目錄下的符合模式的檔案名，隻需要搭配上"D"或"F"字樣。這是GNU make中老版本的特性，在新版本中，我們使用函數"dir"或"notdir"就可以做到了。"D"的含義就是Directory，就是目錄，"F"的含義就是File，就是檔案。

下面是對于上面的七個變量分别加上"D"或是"F"的含義：

$(@D)

    表示"$@"的目錄部分（不以斜杠作為結尾），如果"$@"值是"dir/foo.o"，那麼"$(@D)"就是"dir"，而如果"$@"中沒有包含斜杠的話，其值就是"."（目前目錄）。

$(@F)

    表示"$@"的檔案部分，如果"$@"值是"dir/foo.o"，那麼"$(@F)"就是"foo.o"，"$(@F)"相當于函數"$(notdir $@)"。

"$(*D)"

"$(*F)"

    和上面所述的同理，也是取檔案的目錄部分和檔案部分。對于上面的那個例子，"$(*D)"傳回"dir"，而"$(*F)"傳回"foo"

"$(%D)"

"$(%F)"

    分别表示了函數封包件成員的目錄部分和檔案部分。這對于形同"archive(member)"形式的目标中的"member"中包含了不同的目錄很有用。

"$(<D)"

"$(<F)"

    分别表示依賴檔案的目錄部分和檔案部分。

"$(^D)"

"$(^F)"

    分别表示所有依賴檔案的目錄部分和檔案部分。（無相同的）

"$(+D)"

"$(+F)"

    分别表示所有依賴檔案的目錄部分和檔案部分。（可以有相同的）

"$(?D)"

"$(?F)"

    分别表示被更新的依賴檔案的目錄部分和檔案部分。

最後想提醒一下的是，對于"$<"，為了避免産生不必要的麻煩，我們最好給$後面的那個特定字元都加上圓括号，比如，"$(<)"就要比"$<"要好一些。

還得要注意的是，這些變量隻使用在規則的指令中，而且一般都是"顯式規則"和"靜态模式規則"（參見前面"書寫規則"一章）。其在隐含規則中并沒有意義。

4、模式的比對

一般來說，一個目标的模式有一個有字首或是字尾的"%"，或是沒有前字尾，直接就是一個"%"。因為"%"代表一個或多個字元，是以在定義好了的模式中，我們把"%"所比對的内容叫做"莖"，例如"%.c"所比對的檔案"test.c"中"test"就是"莖"。因為在目标和依賴目标中同時有"%"時，依賴目标的"莖"會傳給目标，當做目标中的"莖"。

當一個模式比對包含有斜杠（實際也不經常包含）的檔案時，那麼在進行模式比對時，目錄部分會首先被移開，然後進行比對，成功後，再把目錄加回去。在進行"莖"的傳遞時，我們需要知道這個步驟。例如有一個模式"e%t"，檔案"src/eat"比對于該模式，于是"src/a"就是其"莖"，如果這個模式定義在依賴目标中，而被依賴于這個模式的目标中又有個模式"c%r"，那麼，目标就是"src/car"。（"莖"被傳遞）

5、重載内建隐含規則

你可以重載内建的隐含規則（或是定義一個全新的），例如你可以重新構造和内建隐含規則不同的指令，如：

            $(CC) -c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS) -D$(date)

你可以取消内建的隐含規則，隻要不在後面寫指令就行。如：

    %.o : %.s

同樣，你也可以重新定義一個全新的隐含規則，其在隐含規則中的位置取決于你在哪裡寫下這個規則。朝前的位置就靠前。

六、老式風格的"字尾規則"

字尾規則是一個比較老式的定義隐含規則的方法。字尾規則會被模式規則逐漸地取代。因為模式規則更強更清晰。為了和老版本的Makefile相容，GNU make同樣相容于這些東西。字尾規則有兩種方式："雙字尾"和"單字尾"。

雙字尾規則定義了一對字尾：目标檔案的字尾和依賴目标（源檔案）的字尾。如".c.o"相當于"%o : %c"。單字尾規則隻定義一個字尾，也就是源檔案的字尾。如".c"相當于"% : %.c"。

字尾規則中所定義的字尾應該是make所認識的，如果一個字尾是make所認識的，那麼這個規則就是單字尾規則，而如果兩個連在一起的字尾都被make所認識，那就是雙字尾規則。例如：".c"和".o"都是make所知道。因而，如果你定義了一個規則是".c.o"那麼其就是雙字尾規則，意義就是".c"是源檔案的字尾，".o"是目标檔案的字尾。如下示例：

    .c.o:

            $(CC) -c $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) -o $@ $<

字尾規則不允許任何的依賴檔案，如果有依賴檔案的話，那就不是字尾規則，那些字尾統統被認為是檔案名，如：

    .c.o: foo.h

這個例子，就是說，檔案".c.o"依賴于檔案"foo.h"，而不是我們想要的這樣：

    %.o: %.c foo.h

字尾規則中，如果沒有指令，那是毫無意義的。因為他也不會移去内建的隐含規則。

而要讓make知道一些特定的字尾，我們可以使用僞目标".SUFFIXES"來定義或是删除，如：

    .SUFFIXES: .hack .win

把字尾.hack和.win加入字尾清單中的末尾。

    .SUFFIXES:              # 删除預設的字尾

    .SUFFIXES: .c .o .h   # 定義自己的字尾

先清楚預設字尾，後定義自己的字尾清單。

make的參數"-r"或"-no-builtin-rules"也會使用得預設的字尾清單為空。而變量"SUFFIXE"被用來定義預設的字尾清單，你可以用".SUFFIXES"來改變字尾清單，但請不要改變變量"SUFFIXE"的值。

七、隐含規則搜尋算法

比如我們有一個目标叫 T。下面是搜尋目标T的規則的算法。請注意，在下面，我們沒有提到字尾規則，原因是，所有的字尾規則在Makefile被載入記憶體時，會被轉換成模式規則。如果目标是"archive(member)"的函數庫檔案模式，那麼這個算法會被運作兩次，第一次是找目标T，如果沒有找到的話，那麼進入第二次，第二次會把"member"當作T來搜尋。

1、把T的目錄部分分離出來。叫D，而剩餘部分叫N。（如：如果T是"src/foo.o"，那麼，D就是"src/"，N就是"foo.o"）

2、建立所有比對于T或是N的模式規則清單。

3、如果在模式規則清單中有比對所有檔案的模式，如"%"，那麼從清單中移除其它的模式。

4、移除清單中沒有指令的規則。

5、對于第一個在清單中的模式規則：

    1）推導其"莖"S，S應該是T或是N比對于模式中"%"非空的部分。

    2）計算依賴檔案。把依賴檔案中的"%"都替換成"莖"S。如果目标模式中沒有包含斜框字元，而把D加在第一個依賴檔案的開頭。

3）測試是否所有的依賴檔案都存在或是理當存在。（如果有一個檔案被定義成另外一個規則的目标檔案，或者是一個顯式規則的依賴檔案，那麼這個檔案就叫"理當存在"）

    4）如果所有的依賴檔案存在或是理當存在，或是就沒有依賴檔案。那麼這條規則将被采用，退出該算法。

6、如果經過第5步，沒有模式規則被找到，那麼就做更進一步的搜尋。對于存在于清單中的第一個模式規則：

    1）如果規則是終止規則，那就忽略它，繼續下一條模式規則。

2）計算依賴檔案。（同第5步）

3）測試所有的依賴檔案是否存在或是理當存在。

4）對于不存在的依賴檔案，遞歸調用這個算法查找他是否可以被隐含規則找到。

5）如果所有的依賴檔案存在或是理當存在，或是就根本沒有依賴檔案。那麼這條規則被采用，退出該算法。

7、如果沒有隐含規則可以使用，檢視".DEFAULT"規則，如果有，采用，把".DEFAULT"的指令給T使用。

一旦規則被找到，就會執行其相當的指令，而此時，我們的自動化變量的值才會生成。

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