C程序的编译通常分两步：

  • 将每个.c文件编译为.o文件；
  • 将所有.o文件链接为最终的可执行文件。

我们假设如下的一个C项目，包含hello.c、hello.h和main.c。

hello.c内容如下：

  1. #include <stdio.h>
  3. int hello()
  4. {
  5.     printf("hello, world!\n");
  6.     return 0;
  7. }

hello.h内容如下：

main.c内容如下：

  1. #include <stdio.h>
  2. #include "hello.h"
  4. int main()
  5. {
  6.     printf("start...\n");
  7.     hello();
  8.     printf("exit.\n");
  9.     return 0;
  10. }

注意到main.c引用了头文件hello.h。我们很容易梳理出需要生成的文件，逻辑如下：

  1. ┌───────┐ ┌───────┐ ┌───────┐
  2. │hello.c│ │main.c │ │hello.h│
  3. └───────┘ └───────┘ └───────┘
  4.     │         │         │
  5.     │         └────┬────┘
  6.     │              │
  7.     ▼              ▼
  8. ┌───────┐      ┌───────┐
  9. │hello.o│      │main.o │
  10. └───────┘      └───────┘
  11.     │              │
  12.     └───────┬──────┘
  13.             │
  14.             ▼
  15.        ┌─────────┐
  16.        │world.out│
  17.        └─────────┘

假定最终生成的可执行文件是world.out，中间步骤还需要生成hello.o和main.o两个文件。根据上述依赖关系，我们可以很容易地写出Makefile如下：

  1. # 生成可执行文件:
  2. world.out: hello.o main.o
  3.     cc -o world.out hello.o main.o
  5. # 编译 hello.c:
  6. hello.o: hello.c
  7.     cc -c hello.c
  9. # 编译 main.c:
  10. main.o: main.c hello.h
  11.     cc -c main.c
  13. clean:
  14.     rm -f *.o world.out

执行make，输出如下：

  1. $ make
  2. cc -c hello.c
  3. cc -c main.c
  4. cc -o world.out hello.o main.o

在当前目录下可以看到hello.o、main.o以及最终的可执行程序world.out。执行world.out：

  1. $ ./world.out 
  2. start...
  3. hello, world!
  4. exit.

与我们预期相符。

修改hello.c，把输出改为"hello, bob!\n"，再执行make，观察输出：

  1. $ make
  2. cc -c hello.c
  3. cc -o world.out hello.o main.o

仅重新编译了hello.c，并未编译main.c。由于hello.o已更新，所以，仍然要重新生成world.out。执行world.out：

  1. $ ./world.out 
  2. start...
  3. hello, bob!
  4. exit.

与我们预期相符。

修改hello.h：

  1. // int 变为 void:
  2. void hello();

以及hello.c，再次执行make：

  1. $ make
  2. cc -c hello.c
  3. cc -c main.c
  4. cc -o world.out hello.o main.o

会触发main.c的编译，因为main.c依赖hello.h。

执行make clean会删除所有的.o文件，以及可执行文件world.out，再次执行make就会强制全量编译：

  1. $ make clean && make
  2. rm -f *.o world.out
  3. cc -c hello.c
  4. cc -c main.c
  5. cc -o world.out hello.o main.o

这个简单的Makefile使我们能自动化编译C程序，十分方便。

不过，随着越来越多的.c文件被添加进来，如何高效维护Makefile的规则？我们后面继续讲解。

参考源码

可以从GitHub下载源码。

GitHub

小结

在Makefile正确定义规则后，我们就能用make自动化编译C程序。