2. 隐含规则和模式规则

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小牛编辑

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2023-12-01

2. 隐含规则和模式规则

上一节的Makefile写得中规中矩，比较繁琐，是为了讲清楚基本概念，其实Makefile有很多灵活的写法，可以写得更简洁，同时减少出错的可能。本节我们来看看这样一个例子还有哪些改进的余地。

一个目标依赖的所有条件不一定非得写在一条规则中，也可以拆开写，例如：

main.o: main.h stack.h maze.h

main.o: main.c
	gcc -c main.c

就相当于：

main.o: main.c main.h stack.h maze.h
	gcc -c main.c

如果一个目标拆开写多条规则，其中只有一条规则允许有命令列表，其它规则应该没有命令列表，否则make会报警告并且采用最后一条规则的命令列表。

这样我们的例子可以改写成：

main: main.o stack.o maze.o
	gcc main.o stack.o maze.o -o main

main.o: main.h stack.h maze.h
stack.o: stack.h main.h
maze.o: maze.h main.h

main.o: main.c
	gcc -c main.c

stack.o: stack.c
	gcc -c stack.c

maze.o: maze.c
	gcc -c maze.c

clean:
	-rm main *.o

.PHONY: clean

这不是比原来更繁琐了吗？现在可以把提出来的三条规则删去，写成：

main: main.o stack.o maze.o
	gcc main.o stack.o maze.o -o main

main.o: main.h stack.h maze.h
stack.o: stack.h main.h
maze.o: maze.h main.h

clean:
	-rm main *.o

.PHONY: clean

这就比原来简单多了。可是现在main.o、stack.o和maze.o这三个目标连编译命令都没有了，怎么编译的呢？试试看：

$ make
cc    -c -o main.o main.c
cc    -c -o stack.o stack.c
cc    -c -o maze.o maze.c
gcc main.o stack.o maze.o -o main

现在解释一下前三条编译命令是怎么来。如果一个目标在Makefile中的所有规则都没有命令列表，make会尝试在内建的隐含规则（Implicit Rule）数据库中查找适用的规则。make的隐含规则数据库可以用make -p命令打印，打印出来的格式也是Makefile的格式，包括很多变量和规则，其中和我们这个例子有关的隐含规则有：

# default
OUTPUT_OPTION = -o $@

# default
CC = cc

# default
COMPILE.c = $(CC) $(CFLAGS) $(CPPFLAGS) $(TARGET_ARCH) -c

%.o: %.c
#  commands to execute (built-in):
        $(COMPILE.c) $(OUTPUT_OPTION) $<

#号在Makefile中表示单行注释，就像C语言的//注释一样。CC是一个Makefile变量，用CC = cc定义和赋值，用$(CC)取它的值，其值应该是cc。Makefile变量像C的宏定义一样，代表一串字符，在取值的地方展开。cc是一个符号链接，通常指向gcc，在有些UNIX系统上可能指向另外一种C编译器。

$ which cc
/usr/bin/cc
$ ls -l /usr/bin/cc
lrwxrwxrwx 1 root root 20 2008-07-04 05:59 /usr/bin/cc -> /etc/alternatives/cc
$ ls -l /etc/alternatives/cc
lrwxrwxrwx 1 root root 12 2008-11-01 09:10 /etc/alternatives/cc -> /usr/bin/gcc

CFLAGS这个变量没有定义，$(CFLAGS)展开是空，CPPFLAGS和TARGET_ARCH也是如此。这样$(COMPILE.c)展开应该是cc␣空␣空␣空␣-c，去掉所有的“空”得到cc␣␣␣␣-c，注意中间留下4个空格，所以%.o: %.c规则的命令$(COMPILE.c)␣$(OUTPUT_OPTION)␣$<展开之后是cc␣␣␣␣-c␣-o␣$@␣$<，和上面的编译命令已经很接近了。

$@和$<是两个特殊的变量，$@的取值为规则中的目标，$<的取值为规则中的第一个条件。%.o: %.c是一种特殊的规则，称为模式规则（Pattern Rule）。现在回顾一下整个过程，在我们的Makefile中以main.o为目标的规则都没有命令列表，所以make会查找隐含规则，发现隐含规则中有这样一条模式规则适用，main.o符合%.o的模式，现在%就代表main（称为main.o这个名字的Stem），再替换到%.c中就是main.c。所以这条模式规则相当于：

main.o: main.c
	cc    -c -o main.o main.c

随后，在处理stack.o目标时又用到这条模式规则，这时又相当于：

stack.o: stack.c
	cc    -c -o stack.o stack.c

maze.o也同样处理。这三条规则可以由make的隐含规则推导出来，所以不必写在Makefile中。

先前我们写Makefile都是以目标为中心，一个目标依赖于若干条件，现在换个角度，以条件为中心，Makefile还可以这么写：

main: main.o stack.o maze.o
	gcc main.o stack.o maze.o -o main

main.o stack.o maze.o: main.h
main.o maze.o: maze.h
main.o stack.o: stack.h

clean:
	-rm main *.o

.PHONY: clean

我们知道，写规则的目的是让make建立依赖关系图，不管怎么写，只要把所有的依赖关系都描述清楚了就行。对于多目标的规则，make会拆成几条单目标的规则来处理，例如

target1 target2: prerequisite1 prerequisite2
	command $< -o $@

这样一条规则相当于：

target1: prerequisite1 prerequisite2
	command prerequisite1 -o target1

target2: prerequisite1 prerequisite2
	command prerequisite1 -o target2

注意两条规则的命令列表是一样的，但$@的取值不同。