Makefile—变量的使用

 在 Makefile中的定义的变量,就像是C/C++语言中的宏一样,他代表了一个文本字串,在Makefile中执行的时候其会自动原模原样地展开在所使用的地方。其与C/C++所不同的是,你可以在Makefile中改变其值。在Makefile中,变量可以使用在“目标”,“依赖目标”,“命令”或是 Makefile的其它部分中。变量的命名字可以包含字符、数字,下划线(可以是数字开头),但不应该含有“:”、“#”、“=”或是空字符(空格、回车等)。变量是大小写敏感的,“foo”、“Foo”和“FOO”是三个不同的变量名。传统的Makefile的变量名是全大写的命名方式,但我推荐使用大小写搭配的变量名,如:MakeFlags。这样可以避免和系统的变量冲突,而发生意外的事情。有一些变量是很奇怪字串,如“$<”、“$@”等,这些是自动化变量,我会在后面介绍。

一、变量的基础

    变量在声明时需要给予初值,而在使用时,需要给在变量名前加上“$”符号,但最好用小括号“()”或是大括号“{}”把变量给包括起来。如果你要使用真实的“$”字符,那么你需要用“$$”来表示。变量可以使用在许多地方,如规则中的“目标”、“依赖”、“命令”以及新的变量中。

先看一个例子:

objects = program.o foo.o utils.o
program : $(objects)
cc -o program $(objects)

$(objects) : defs.h

变量会在使用它的地方精确地展开,就像C/C++中的宏一样,例如:

foo = c
prog.o : prog.$(foo)
$(foo)$(foo) -$(foo) prog.$(foo)

展开后得到:

prog.o : prog.c
cc -c prog.c

当然,千万不要在你的Makefile中这样干,这里只是举个例子来表明Makefile中的变量在使用处展开的真实样子。可见其就是一个“替代”的原理。另外,给变量加上括号完全是为了更加安全地使用这个变量,在上面的例子中,如果你不想给变量加上括号,那也可以,但我还是强烈建议你给变量加上括号。

二、变量中的变量

在定义变量的值时,我们可以使用其它变量来构造变量的值,在Makefile中有两种方式来在用变量定义变量的值。

先看第一种方式,也就是简单的使用“=”号,在“=”左侧是变量,右侧是变量的值,右侧变量的值可以定义在文件的任何一处,也就是说,右侧中的变量不一定非要是已定义好
的值,其也可以使用后面定义的值。如:

foo = $(bar)
bar = $(ugh)
ugh = Huh?

all:
echo $(foo)

我们执行“make all”将会打出变量$(foo)的值是“Huh?”( $(foo)的值是$(bar),$(bar)的值是$(ugh),$(ugh)的值是“Huh?”)可见,变量是可以使用后面的变量来定义的。
这个功能有好的地方,也有不好的地方,好的地方是,我们可以把变量的真实值推到后面来定义,如:

CFLAGS = $(include_dirs) -O
include_dirs = -Ifoo -Ibar

当“CFLAGS”在命令中被展开时,会是“-Ifoo -Ibar -O”。但这种形式也有不好的地方
,那就是递归定义,如:

CFLAGS = $(CFLAGS) -O

或:

A = $(B)
B = $(A)

这会让make陷入无限的变量展开过程中去,当然,我们的make是有能力检测这样的定义,并会报错。还有就是如果在变量中使用函数,那么,这种方式会让我们的make运行时非常慢,更糟糕的是,他会使用得两个make的函数“wildcard”和“shell”发生不可预知的错误。因为你不会知道这两个函数会被调用多少次。

为了避免上面的这种方法,我们可以使用make中的另一种用变量来定义变量的方法。这种方法使用的是“:=”操作符,如:

x := foo
y := $(x) bar
x := later

其等价于:

y := foo bar
x := later

值得一提的是,这种方法,前面的变量不能使用后面的变量,只能使用前面已定义好了的变量。如果是这样:

y := $(x) bar
x := foo

那么,y的值是“bar”,而不是“foo bar”。

上面都是一些比较简单的变量使用了,让我们来看一个复杂的例子,其中包括了make的函数、条件表达式和一个系统变量“MAKELEVEL”的使用:

ifeq (0,${MAKELEVEL})
cur-dir := $(shell pwd)
whoami := $(shell whoami)
host-type := $(shell arch)
MAKE := ${MAKE} host-type=${host-type} whoami=${whoami}
endif

关于条件表达式和函数,我们在后面再说,对于系统变量“MAKELEVEL”,其意思是,如果我们的make有一个嵌套执行的动作(参见前面的“嵌套使用make”),那么,这个变量会记录了我们的当前Makefile的调用层数。

下面再介绍两个定义变量时我们需要知道的,请先看一个例子,如果我们要定义一个变量,其值是一个空格,那么我们可以这样来:

nullstring :=
space := $(nullstring) # end of the line

nullstring 是一个Empty变量,其中什么也没有,而我们的space的值是一个空格。因为在操作符的右边是很难描述一个空格的,这里采用的技术很管用,先用一个 Empty变量来标明变量的值开始了,而后面采用“#”注释符来表示变量定义的终止,这样,我们可以定义出其值是一个空格的变量。请注意这里关于“#”的使用,注释符“#”的这种特性值得我们注意,如果我们这样定义一个变量:

dir := /foo/bar # directory to put the frobs in

dir这个变量的值是“/foo/bar”,后面还跟了4个空格,如果我们这样使用这样变量来指定别的目录——“$(dir)/file”那么就完蛋了。

还有一个比较有用的操作符是“?=”,先看示例:

FOO ?= bar

其含义是,如果FOO没有被定义过,那么变量FOO的值就是“bar”,如果FOO先前被定义过,那么这条语将什么也不做,其等价于:

ifeq ($(origin FOO), undefined)
FOO = bar
endif

三、变量高级用法

这里介绍两种变量的高级使用方法,第一种是变量值的替换。

我们可以替换变量中的共有的部分,其格式是“$(var:a=b)”或是“${var:a=b}”,其意思是,把变量“var”中所有以“a”字串“结尾”的“a”替换成“b”字串。这里的“结尾”意思是“空格”或是“结束符”。

还是看一个示例吧:

foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:.o=.c)

这个示例中,我们先定义了一个“$(foo)”变量,而第二行的意思是把“$(foo)”中所有以“.o”字串“结尾”全部替换成“.c”,所以我们的“$(bar)”的值就是“a.c b.c c.c”。

另外一种变量替换的技术是以“静态模式”(参见前面章节)定义的,如:

foo := a.o b.o c.o
bar := $(foo:%.o=%.c)

这依赖于被替换字串中的有相同的模式,模式中必须包含一个“%”字符,这个例子同样让$(bar)变量的值为“a.c b.c c.c”。

第二种高级用法是——“把变量的值再当成变量”。先看一个例子:

x = y
y = z
a := $($(x))

在这个例子中,$(x)的值是“y”,所以$($(x))就是$(y),于是$(a)的值就是“z”。(注意,是“x=y”,而不是“x=$(y)”)

我们还可以使用更多的层次:

x = y
y = z
z = u
a := $($($(x)))

这里的$(a)的值是“u”,相关的推导留给读者自己去做吧。

让我们再复杂一点,使用上“在变量定义中使用变量”的第一个方式,来看一个例子:

x = $(y)
y = z
z = Hello
a := $($(x))

这里的$($(x))被替换成了$($(y)),因为$(y)值是“z”,所以,最终结果是:a:=$(z),也就是“Hello”。

再复杂一点,我们再加上函数:

x = variable1
variable2 := Hello
y = $(subst 1,2,$(x))
z = y
a := $($($(z)))

这个例子中,“$($($(z)))”扩展为“$($(y))”,而其再次被扩展为“$($(subst 1,2,$(x)))”。$(x)的值是“variable1”,subst函数把“variable1”中的所有“1”字串替换成“2”字串,于是,“variable1”变成“variable2”,再取其值,所以,最终,$(a)的值就是$(variable2)的值—— “Hello”。(喔,好不容易)

在这种方式中,或要可以使用多个变量来组成一个变量的名字,然后再取其值:

first_second = Hello
a = first
b = second
all = $($a_$b)

这里的“$a_$b”组成了“first_second”,于是,$(all)的值就是“Hello”。

再来看看结合第一种技术的例子:

a_objects := a.o b.o c.o
1_objects := 1.o 2.o 3.o

sources := $($(a1)_objects:.o=.c)

这个例子中,如果$(a1)的值是“a”的话,那么,$(sources)的值就是“a.c b.c c.c”;如果$(a1)的值是“1”,那么$(sources)的值是“1.c 2.c 3.c”。

再来看一个这种技术和“函数”与“条件语句”一同使用的例子:

ifdef do_sort
func := sort
else
func := strip
endif

bar := a d b g q c

foo := $($(func) $(bar))

这个示例中,如果定义了“do_sort”,那么:foo := $(sort a d b g q c),于是$(foo)的值就是“a b c d g q”,而如果没有定义“do_sort”,那么:foo := $(sort a d bg q c),调用的就是strip函数。

当然,“把变量的值再当成变量”这种技术,同样可以用在操作符的左边:

dir = foo
$(dir)_sources := $(wildcard $(dir)/*.c)
define $(dir)_print
lpr $($(dir)_sources)
endef

这个例子中定义了三个变量:“dir”,“foo_sources”和“foo_print”。

四、追加变量值

我们可以使用“+=”操作符给变量追加值,如:

objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects += another.o

于是,我们的$(objects)值变成:“main.o foo.o bar.o utils.o another.o”(another.o被追加进去了)

使用“+=”操作符,可以模拟为下面的这种例子:

objects = main.o foo.o bar.o utils.o
objects := $(objects) another.o

所不同的是,用“+=”更为简洁。

如果变量之前没有定义过,那么,“+=”会自动变成“=”,如果前面有变量定义,那么“+=”会继承于前次操作的赋值符。如果前一次的是“:=”,那么“+=”会以“:=”作为其赋值符,如:

variable := value
variable += more

等价于:

variable := value
variable := $(variable) more

但如果是这种情况:

variable = value
variable += more

由于前次的赋值符是“=”,所以“+=”也会以“=”来做为赋值,那么岂不会发生变量的递补归定义,这是很不好的,所以make会自动为我们解决这个问题,我们不必担心这个问题。

五、override 指示符

如果有变量是通常make的命令行参数设置的,那么Makefile中对这个变量的赋值会被忽略。如果你想在Makefile中设置这类参数的值,那么,你可以使用“override”指示符。其语法是:

override <variable> = <value>
override <variable> := <value>

当然,你还可以追加:

override <variable> += <more text>

对于多行的变量定义,我们用define指示符,在define指示符前,也同样可以使用ovveride指示符,如:

override define foo
bar
endef

六、多行变量

还有一种设置变量值的方法是使用define关键字。使用define关键字设置变量的值可以有换行,这有利于定义一系列的命令(前面我们讲过“命令包”的技术就是利用这个关键字)。

define 指示符后面跟的是变量的名字,而重起一行定义变量的值,定义是以endef关键字结束。其工作方式和“=”操作符一样。变量的值可以包含函数、命令、文字,或是其它变量。因为命令需要以[Tab]键开头,所以如果你用define定义的命令变量中没有以[Tab]键开头,那么make就不会把其认为是命令。

下面的这个示例展示了define的用法:

define two-lines
echo foo
echo $(bar)
endef

七、环境变量

make 运行时的系统环境变量可以在make开始运行时被载入到Makefile文件中,但是如果Makefile中已定义了这个变量,或是这个变量由make命令行带入,那么系统的环境变量的值将被覆盖。(如果make指定了“-e”参数,那么,系统环境变量将覆盖Makefile中定义的变量)

因此,如果我们在环境变量中设置了“CFLAGS”环境变量,那么我们就可以在所有的Makefile中使用这个变量了。这对于我们使用统一的编译参数有比较大的好处。如果Makefile中定义了CFLAGS,那么则会使用Makefile中的这个变量,如果没有定义则使用系统环境变量的值,一个共性和个性的统一,很像“全局变量”和“局部变量”的特性。     当make嵌套调用时(参见前面的“嵌套调用”章节),上层Makefile中定义的变量会以系统环境变量的方式传递到下层的Makefile中。当然,默认情况下,只有通过命令行设置的变量会被传递。而定义在文件中的变量,如果要向下层 Makefile传递,则需要使用exprot关键字来声明。(参见前面章节)

   当然,我并不推荐把许多的变量都定义在系统环境中,这样,在我们执行不用的Makefile时,拥有的是同一套系统变量,这可能会带来更多的麻烦。

八、目标变量

前面我们所讲的在Makefile中定义的变量都是“全局变量”,在整个文件,我们都可以访问这些变量。当然,“自动化变量”除外,如“$<”等这种类量的自动化变量就属于“规则型变量”,这种变量的值依赖于规则的目标和依赖目标的定义。

当然,我样同样可以为某个目标设置局部变量,这种变量被称为“Target-specific Variable”,它可以和“全局变量”同名,因为它的作用范围只在这条规则以及连带规则中,所以其值也只在作用范围内有效。而不会影响规则链以外的全局变量的值。

其语法是:

<target …> : <variable-assignment>

<target …> : overide <variable-assignment>

<variable-assignment>可以是前面讲过的各种赋值表达式,如“=”、“:=”、“+=”或是“?=”。第二个语法是针对于make命令行带入的变量,或是系统环境变量。

这个特性非常的有用,当我们设置了这样一个变量,这个变量会作用到由这个目标所引发的所有的规则中去。如:

prog : CFLAGS = -g
prog : prog.o foo.o bar.o
$(CC) $(CFLAGS) prog.o foo.o bar.o

prog.o : prog.c
$(CC) $(CFLAGS) prog.c

foo.o : foo.c
$(CC) $(CFLAGS) foo.c

bar.o : bar.c
$(CC) $(CFLAGS) bar.c

在这个示例中,不管全局的$(CFLAGS)的值是什么,在prog目标,以及其所引发的所有规则中(prog.o foo.o bar.o的规则),$(CFLAGS)的值都是“-g”

九、模式变量

在GNU的make中,还支持模式变量(Pattern-specific Variable),通过上面的目标变量中,我们知道,变量可以定义在某个目标上。模式变量的好处就是,我们可以给定一种“模式”,可以把变量定义在符合这种模式的所有目标上。

我们知道,make的“模式”一般是至少含有一个“%”的,所以,我们可以以如下方式给所有以[.o]结尾的目标定义目标变量:

%.o : CFLAGS = -O

同样,模式变量的语法和“目标变量”一样:

<pattern …> : <variable-assignment>

<pattern …> : override <variable-assignment>

override同样是针对于系统环境传入的变量,或是make命令行指定的变量。

使用条件判断
——————

使用条件判断,可以让make根据运行时的不同情况选择不同的执行分支。条件表达式可以是比较变量的值,或是比较变量和常量的值。

一、示例

下面的例子,判断$(CC)变量是否“gcc”,如果是的话,则使用GNU函数编译目标。

libs_for_gcc = -lgnu
normal_libs =

foo: $(objects)
ifeq ($(CC),gcc)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc)
else
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs)
endif

可见,在上面示例的这个规则中,目标“foo”可以根据变量“$(CC)”值来选取不同的函数库来编译程序。

我们可以从上面的示例中看到三个关键字:ifeq、else和endif。ifeq的意思表示条件语句的开始,并指定一个条件表达式,表达式包含两个参数,以逗号分隔,表达式以圆括号括起。else表示条件表达式为假的情况。endif表示一个条件语句的结束,任何一个条件表达式都应该以endif结束。

当我们的变量$(CC)值是“gcc”时,目标foo的规则是:

foo: $(objects)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs_for_gcc)

而当我们的变量$(CC)值不是“gcc”时(比如“cc”),目标foo的规则是:

foo: $(objects)
$(CC) -o foo $(objects) $(normal_libs)

当然,我们还可以把上面的那个例子写得更简洁一些:

libs_for_gcc = -lgnu
normal_libs =

ifeq ($(CC),gcc)
libs=$(libs_for_gcc)
else
libs=$(normal_libs)
endif

foo: $(objects)
$(CC) -o foo $(objects) $(libs)

二、语法

条件表达式的语法为:

<conditional-directive>
<text-if-true>
endif

以及:

<conditional-directive>
<text-if-true>
else
<text-if-false>
endif

其中<conditional-directive>表示条件关键字,如“ifeq”。这个关键字有四个。

第一个是我们前面所见过的“ifeq”

ifeq (<arg1>, <arg2> )
ifeq '<arg1>' '<arg2>'
ifeq "<arg1>" "<arg2>"
ifeq "<arg1>" '<arg2>'
ifeq '<arg1>' "<arg2>"

比较参数“arg1”和“arg2”的值是否相同。当然,参数中我们还可以使用make的函数。如:

ifeq ($(strip $(foo)),)
<text-if-empty>
endif

这个示例中使用了“strip”函数,如果这个函数的返回值是空(Empty),那么<text-if-empty>就生效。

第二个条件关键字是“ifneq”。语法是:

ifneq (<arg1>, <arg2> )
ifneq '<arg1>' '<arg2>'
ifneq "<arg1>" "<arg2>"
ifneq "<arg1>" '<arg2>'
ifneq '<arg1>' "<arg2>"

其比较参数“arg1”和“arg2”的值是否相同,如果不同,则为真。和“ifeq”类似。

第三个条件关键字是“ifdef”。语法是:

ifdef <variable-name>

如果变量<variable-name>的值非空,那到表达式为真。否则,表达式为假。当然,<variable-name>同样可以是一个函数的返回值。注意,ifdef只是测试一个变量是否有值,其并不会把变量扩展到当前位置。还是来看两个例子:

示例一:
bar =
foo = $(bar)
ifdef foo
frobozz = yes
else
frobozz = no
endif

示例二:
foo =
ifdef foo
frobozz = yes
else
frobozz = no
endif

第一个例子中,“$(frobozz)”值是“yes”,第二个则是“no”。

第四个条件关键字是“ifndef”。其语法是:

ifndef <variable-name>

这个我就不多说了,和“ifdef”是相反的意思。

在<conditional-directive>这一行上,多余的空格是被允许的,但是不能以[Tab]键做为开始(不然就被认为是命令)。而注释符“#”同样也是安全的。“else”和“endif”也
一样,只要不是以[Tab]键开始就行了。

特别注意的是,make是在读取Makefile时就计算条件表达式的值,并根据条件表达式的值来选择语句,所以,你最好不要把自动化变量(如“$@”等)放入条件表达式中,因为自动化变量是在运行时才有的。

而且,为了避免混乱,make不允许把整个条件语句分成两部分放在不同的文件中。

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