Linux | 手把手教你写一个进度条小程序

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux | 手把手教你写一个进度条小程序相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

一、前言

  • 学习了【vim】知道了如何编辑一个代码文本
  • 学习了【gcc】知道了如何编译一个代码文本
  • 学习了【make/Makefile】知道了如何自动化构建一个代码文本

今天，就让我们利用前面所学习的知识，在Linux上写一个小程序，来检验一下自己掌握的程度

【成品展示】

二、理解 ‘\\r’ 与 ‘\\n’

在写进度条之间呢，我们要理清两个概念，首先来看看什么是\\r\\n

1、可显字符与控制字符

在C语言中呢，有很多的字符，大致分为【可显字符】和【控制字符】两大类

  • 可显字符：也就是可以显示在屏幕上，我们能看得到的，例：a b c d 1 2 3 4…
  • 控制字符：用来控制我们输出在屏幕上的一些格式，例：\\n \\r \\t \\b…

在我们日常写代码，写文章的过程中，写完一行后若是没有自动换行就需要敲下键盘中的Enter键来达到换行的效果。可是对于这个按键，实际上它在计算机内部做了两件事 —— 【换行】+【回车】

  • \\n —— 新起一行，光标位于行末【换行】
  • \\r —— 回到当前文本行的首部【回车】

2、老式键盘

在我们使用的键盘中，看到的Enter回车键，莫过于下面这两种，第一种出现在台式机多一些，第二种出现在笔记本多一些。不过就这么看来，还是这种老式键盘符合【换行】+【回车】的这么一个概念，也就是新起一行，然后在回到当前行的行首

  • 不过平常呢我们在C语言中写代码的时候为何直接使用\\n就可以起到【换行】+【回车】的功能呢，其实这是语言本身的范畴所决定的，在C语言中便自动解释成了这个意思，不过在其他地方可能只能起到【换行】的功能，\\r需要我们手动加上
  • 例如我们在Linux下写出一个文本的时候，就需要带上\\r\\n

三、缓冲区的概念理解

了解了\\r\\n的概念之后，我们继续来谈谈【缓冲区】的概念

1、五个代码段 + 现象分析

在这之前先普及两个Linux下的库函数

  1. sleep() —— 睡眠
    • Windows中的sleep()单位是毫秒；Linxu中的sleep()单位是秒
    • 其包含在头文件<unistd.h>中
  2. fflush() —— 刷新流
    • 格式：int fflush(FILE *stream);
    • 一般用来刷新输出流即stdout

接下去我们通过五段代码来逐步理解行缓冲的概念

代码1

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()

	printf("hello linux!\\n");
	sleep(3);
	return 0;

现象观察

  • 首先看到的是我们平常写的普通的代码，我在最后加上了sleep()函数，相当于在打印输出完之后让程序睡上3秒，然后才会显示【命令提示符】

代码2

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()

	printf("hello linux!");
	sleep(3);
	return 0;

现象观察

  • 本段代码我将最后的\\n给去除了，可以看出，我们要输出的【hello linux】并没有在第一时间打印，而是在睡眠3秒后和【命令提示符】一同进行打印，这是为何呢？

代码3

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()

	printf("hello Makefile!");
	fflush(stdout);
	sleep(3);
	return 0;

现象观察

  • 接着我又使用到了fflush()这个函数，将其放在sleep()函数之前，也就相当于是优先刷新了一下缓冲流，此时就可以看到【hello linux】立马先被打印了出来，等上3秒后才显示的【命令提示符】

代码4

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()

	printf("hello linux!\\r");
	sleep(3);
	return 0;

现象观察

  • 可以看到，我在输出语句中加上了一个\\r，当执行程序后便开始睡眠， 然后在3秒睡眠后便直接打印出了【命令提示符】，这是为何呢？我们原本要打印的数据去哪里了呢？

代码5

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()

	printf("hello linux!\\r");
	fflush(stdout);
	sleep(3);
	return 0;

现象观察

  • 通过fflush()刷新流，我们提前显示了一下需要打印的数据，此时就可以看得很清楚，其实我们原本要打印的数据是在的，只是被【命令提示符】覆盖了而已

2、观察现象，提出问题❓

通过观察上面5个代码段以及它们所产生的现象，我们可以提出这样的问题

  1. 当不加换行符\\n时为何会先睡眠再打印？
  2. 为何带上\\n后数据会立马先显示出来，睡眠后才显示提示符？
  3. 在加上回车\\r后为什么看不到我们要的数据？刷新一下就有了呢？

3、行缓冲的概念 + 疑难解答

接下去我们就正式地来谈谈【缓冲区】的概念。文字居多、都是概念，还望理解😄

当我们编写完代码的时候，要将数据进行输出，此时在内存中会为其预留了一块空间，用来缓冲输入或输出的数据，这个保留的空间被称为缓冲区

  • 缓冲区分为【无缓冲】、【行缓冲】、【全缓冲】三类，本文主要讲行缓冲
  • 对于缓冲区而言，需要进行刷新才可以将里面的内容显示出来。可以在进程退出的时候让系统自动去刷新缓冲区；也可以自己去调用刷新缓冲区，例如fflush()函数

  1. 当不加换行符\\n时为何会先睡眠再打印？

    • 对于我们写的这段代码而言，属于顺序执行，所以一定是从上到下执行下来的，因此一定会先打印printf()语句中的内容。
    • 我们看不到这个内容不代表它不存在，只是它被预存在了缓冲区中，因为sleep()函数的缘故，导致这个缓冲区没有被刷新而已，所以它并没有丢失

  2. 为何带上\\n后数据会立马先显示出来，睡眠后才显示提示符？

    • 无论带不带\\n，数据都会被保存在缓冲区里。缓冲区有很多自己的刷新策略【往显示器上打印就是行缓冲】，只要碰到了换行符，就会把换行符之前的所有内容全部显示出来
    • 所以字符串是以行缓冲的方式保存在了行缓冲区里，最后会显示出来的原因是我们的程序要退出了，所以曾经缓冲在缓冲区里的数据就会被刷新出来

  3. 在加上回车\\r后为什么看不到我们要的数据？刷新一下就有了呢？

    • 上面我们有谈到\\r与\\n的特点，知道了对于前者来说会回到当前行的行首，那是什么回到行首呢？通过观察动图可以发现是光标。当我们在输入一个字符时，光标就会后移，也就会移动到下一个要输入字符的位置。因此在我们什么都不加的时候便会顺着打印【命令提示符】

    • 那其实就可以说得通了，因为\\r的原因，光标回到了行首，因此在3秒的等待后shell输出了【命令提示符】，便覆盖了我们原本所想要输出的内容

4、小结

好，看完行缓冲之后，也解答了遗留下来的疑难问题，我们来对其进行一个总结✒

  • 程序内部存在缓冲区，无论带不带任何的【控制字符】，它都会在输出屏幕前将其保存在缓冲区中，缓冲区是需要刷新的，若是没有因为一些缘故，例如slepp()函数导致缓冲区延迟刷新，我们一时就看不到想要输出的内容。可以等待系统睡眠后自动刷新，也可以手动使用fflush()自动刷新
  • 输入字符光标后移，要显示的内容都是从光标所在处开始的。光标和显示器相互匹配，光标在哪里，显示器打印的时候就从哪里开始打印

四、实现一个倒计时的功能

通过前面学习的有关\\r\\n以及缓冲区的知识，相信解开了你一直以来的很多困惑，现在我们先利用前面所学的一些知识，去实现一个数字倒计时的功能

1、实现从9 ~ 0的倒计时

  • 首先我们来如何使一个数字从【9】变到【0】，那就是使用循环。然后我们在打印完每个数字之后使用sleep()函数睡眠一秒
  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 
  4 int main(void)
  5 
  6     int i = 9;
  7     while(i >= 0)
  8     
  9         printf("%d\\n", i);
 10         sleep(1);
 11         i--;                                                                                                     
 12     
 13     return 0;
 14
  • 来看一下效果

  • 但我们要实现的并不是这样，而是在一行内进行一个倒计时，而且每后一个数字会对前一个数字进行覆盖，那就可以这么去做
    • 每打印完一个数字后进行一个回退，使光标重新回到行首，这样就使得后一个数字每次都可以覆盖掉前一个数字
  • 那也就是我们前面学到过的\\r回车 ——> printf("%d\\r", i);

  • 是的，你眼睛👀没有问题，如果看到最后就可以发现原本我们要显示的内容完全打印出来，这是为什么呢？还记得前面的知识吗？
    • 这里先公布答案：因为缓冲区没刷新呢 ❗
  • 我们每次在slepp()睡眠前将缓冲区刷新一下即可，保证在倒计时完不被命令行覆盖可以在最后加个换行

2、进阶：10 ~ 0的倒计时

再加个码，若是我从10开始倒计时，该怎么修改程序呢？你可试着先自己写写看✍

  • 可以看到，若是我就将i修改一下从10开始的话，就会出现下面这样的情况，只有前面的数字会被覆盖，10后面的这个0会始终被保留下来，最后倒计时结束后便成了00

显示器打印原理解释

那要如何去修改呢？关于这点我要先普及一下有关显示器打印的原理

  • 看到这句代码printf("%d\\n", 123); 就是打印了一下123这个整数，但是在计算机内部进行处理后显示在屏幕上可不是这样，因为所有显示在屏幕上的内容都是字符
  • 所以对于123其实并不是以一个整数的形式打印在屏幕上的，而是1、2、3这三个字符，进行显示，只是看上去像是数字一样。在计算机内部，会将你输入的一些整型数字首先转换为字符串的形式，然后去遍历这个字符串，用putc()这个函数将字符一一地打印在显示器上

所以我们一般把【键盘】【显示器】这些称做为字符设备

3、错误修改

知道了显示器字符打印的原理，接下去我们就可以对上面的代码做一个修改

  • 因为打印的均为字符，那么10就算是有2个字符，所以我们每次在打印只需要预留出2个字符的位置就可以了，这样第一次打印10刚好占满两个字符的空间，后面在打印9 8 7...的时候虽然只有一个字符，但是还有一个预留的空间，所以就会把上一次打印的内容进行一个覆盖
printf("%2d\\r", i); 	//C语言中的格式化占位符

五、进度条小程序【详解】

好，终于来到了我们心心念念的【进度条】了，有关我为什么要将前面的这些知识做铺垫，你看完本模块就知道了😄

1、准备工作

  • 既然是个小程序，那我们就用工程的形式来编写，那就是使用【多文件】的形式。首先要创建一个【proc】的目录其中包含
    • 一个头文件proc.h
    • 一个源文件proc.c
    • 一个主调文件main.c
  • 这里充分的利用到了之前所学习的【vim】来进行多文件编写如下图所示👇

  • 因为我们要对代码去进行编译，每次去重新编译会很冗杂，因此可以使用之前学过【make/Makefile】进行自动化构建
  • 先前有说到过，目标文件它所依赖的是一个文件列表，不仅仅可以是一个，也可以是多个，例如这里的【main.c】与【proc.c】，因此在使用gcc进行编译的时候就需要对这两个.c的文件一起进行编译

  • 那此时就有同学会问，不是还有一个proc.h吗？为何不进行一起编译呢？
  • 这一点我之前在讲解【gcc】的时候也有提到过，我们在进行多文件编译时候是不需要考虑【头文件】的，因为在预处理阶段头文件就会在它被包含的.c源文件中进行展开，因此我们加了和没加一样，你想加的话也可以加上，不会有问题，不过一般我们是不加的

2、进度条样式说明

准备工作做好之后，我们来看看需要实现的进度条需要是一个什么样子

  • 首先主体部分很明确，需要一个很大的空行，使用[ ]进行囊括，中间用==>这样的符号进行一个慢慢地推进
  • 那既然是进度条，就一定有进度，一般使用百分比来进行显示，即50%
  • 除了上面两个，我们还需要这个进度条有缓冲显示，也就是我们日常在Windows下看到的那种转圈圈的缓冲，不过呢，我们是在Linux环境下，无法做到这种图形化界面，但是我们可以使用旋转字符来进行一个模拟[|][/][-][\\]


这就是进度条的大致形状，要先有个数 [=======================>][100%][/]

3、主体进度推进实现【重点】

首先要实现的是主体进度条的推进时间，先简单地实现一下这个进度条不断变长的过程(๑•̀ㅂ•́)و✧

下面是详细介绍，想直接看整体代码的可以拉到最后面

  • 我们可以将整体进度条看作是一个字符串，现在要实现从0% ~ 100%的进度条扩展，因此就需要一个长度为101的字符数组，这里首先使用#define进行一个宏定义
#define SIZE 101
  • 这里最令你困惑的应该是这个memset，为什么要使用它呢？因为我相当于是使用一个循环的方式，每次都去修改这个字符数组当前位置上的字符，将其变为=，然后每次去打印的时候下一个位置就会多出来一个=，此时在视觉上看其实就相当于是一个进度条在慢慢推进的样子😮，不过在最后不要忘记带上sleep()这个睡眠函数，让进度条每过一秒钟向后前进一个单位
memset(bar, '\\0', sizeof(bar));
//初始化整个bar字符串均为\\0，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小
  • 对于字符串我们知道自身就带有\\0，因此我们每次在添加完当前位置的=后，还要在其后面添加上一个\\0才行，这会显得很麻烦，于是我就想到了在一开始就将整个字符串的内容初始化为\\0，对于sizeof(bar)来说也就是sizeof(数组名)，可以取到这个数组的整个字节大小，若是不懂的可以看看C语言数组章节

下面是代码

  1 #include "proc.h"
  2 
  3 #define SIZE 101
  4 
  5 void progress()
  6 
  7     char bar[SIZE];
  8     memset(bar, '\\0', sizeof(bar));
  9     //初始化整个bar字符串均为\\0，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小
 10 
 11     int i = 0;
 12     while(i <= 100)                                                                                              
 13     
 14         printf("[%s]\\n", bar);
 15         bar[i] = '=';
 16         i++;
 17         sleep(1);
 18     
 19

然后来看一下上面这段代码的演示过程

  • 很明显可以看出，我们想要的进度条并不是这样的，虽然它有在进行一个慢慢的推进，但是我们想要它只在一行进行一个推进，此时应该要想到将最后打印的换行符\\n去掉，让光标每次回到行首，再打印这个字符串
printf("[%s]\\r", bar);

不过可以看到，并没有显示出任何东西，此时相信你一定可以回答出来了，那就是：缓冲区没刷新！

fflush(stdout);
  • 可以看到，因为每次都提前刷新了缓冲区，所以要打印的内容被显示出来了，因为sleep(1)每次睡眠一秒，使得进度条一个不断推进的效果

不过可以观察到这个进度条推进得很慢，那有没有办法使它快一点呢❓

  • 此时我们可以到Linux中的另一个睡眠延时函数usleep()，我们可以通过【man】命令来查看一下它对应的手册
  • 通过和sleep()函数进行对比可以发现它的单位不是【秒】，而是【微秒】，对应单位转换也就是106秒


  • 此时我们就可以对睡眠函数去进行一个修改，106是1秒，那么105就是0.1秒
//sleep(1);			 1秒
// usleep(1000000);  1秒                                                                                  
usleep(100000);  //0.1秒

  • 上面有说到过，对于主体的进度条是需要预留出一个100的空间，好呈现进度条从0 ~ 100的推进，就可以上面说到过的格式化占位符
printf("[%100s]\\r", bar);

  • 不过可以看到，加上之后是从右向左进行了一个推进，这不符合我们的认识，应该是从右向左才对，此时可以这样写，在100前面加个-
printf("[%-100s]\\r", bar);

  • 这么长的进度条，应该看了很烦把，把它改小，一样保持0% ~ 100%

  • 改动的部分多一些，给出代码，主要是循环的条件、字符数组预留空间以及占位符
  1 #include "proc.h"
  2 
  3 #define SIZE 51
  4 
  5 void progress()
  6 
  7     char bar[SIZE];
  8     memset(bar, '\\0', sizeof(bar));
  9     //初始化整个bar字符串均为\\0，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小
 10 
 11     int i = 0;
 12     while(i <= 50)
 13     
 14         printf("[%-50s]\\r", bar);                                                                                
 15         bar[i++] = '=';
 16         fflush(stdout);
 17        // usleep(1000000);  1秒
 18         usleep(100000); //0.1秒
 19     
 20     printf("\\n");
 21
  • 为了看出让被人看出这是一个进度条的样子，在后面追加一个>。重新定义一下
#define STYLE '='  
#define ARR '>'
  • 为了使进度条在99%之前最后一个字符呈现【>】，而最后到100%为【=】，我们此处就需要再循环内部做一个判断若是其i != 50，就一直追加【>】，最后到达100%时便为【=】
  • 那便需要预留出52个位置的空间
#define SIZE 52

if(i != 50) bar[i] = ARR;

此时来看的话我们进度条的主体部分就做完了

4、百分比递增实现

接下去我们来实现一下百分比递增这块

  • 若是一开始很长的进度条，循环次数为101次的话直接输出下标i即可，但是我们修改了进度条的长度，所以需要使用i * 2，也可以实现一个0% ~ 100%的过程
printf("[%-50s][%d]\\r", bar, i * 2);

  • 来给数字的后面加上一个【%】，不过可以看到，编译器不允许我们这样做，这点要涉及到.bat中的批处理程序，此时我们需要写上【%%】才算是一个【%】，你也可以理解为我们在写文件路径时的【\\】当做【\\】，防止出现转义字符的歧义
    • 如果想了解可以看看这个文章——> 链接

printf("[%-50s][%d%%]\\r", bar, i * 2);

5、旋转字符轮回实现

接下去来实现最后的一个旋转字符的轮回，已到达图形化界面中的缓冲功能

  • 这一块我们只需要定义一个字符数组，前面加上const是防止里面的内容被修改。而最后一个\\\\也就是我上面说到的【转义字符歧义】，其实它就是【\\】
const char* label = "|/-\\\\";
  • 然后我们在打印的时候，要去实现一个轮回就需要用到一个取余%的操作，每次打印的都是【0 ~ 3】的倍数
printf("[%-50s][%d%%][%c]\\r", bar, i * 2, label[i % 4]);

最后，就实现了一个完整的进度条

6、整体代码展示

  1 #include "proc.h"
  2 
  3 #define SIZE 52
  4 #define STYLE '='
  5 #define ARR '>'
  6 
  7 void progress()
  8 
  9     const char* label = "|/-\\\\";
 10    // printf("%c\\n", label[0]);
 11     char bar[SIZE];
 12     memset(bar, '\\0', sizeof(bar));
 13     //初始化整个bar字符串均为\\0，sizeof(数组名)表示取到这个数组的字节大小
 14 
 15     int i = 0;
 16     while(i <= 50)
 17     
 18         printf("[%-50s][%d%%][%c]\\r", bar, i * 2, label[i % 4]);                                                 
 19         bar[i++] = STYLE;
 20         if(i != 50) bar[i] = ARR;
 21         fflush(stdout);
 22        // usleep(1000000);  1秒
 23         usleep(100000); //0.1秒
 24     
 25     printf("\\n");
 26

六、总结与提炼

好，我们来总结一下本文所学习的内容

  • 为了学习进度条小程序的编写，我们首先学习学习了C语言中的两个控制字符【\\n】与【\\r】，知道了它们分别有什么作用
  • 这它们的基础上，又了解到了计算机内部存在缓冲区这么一个概念，知道了缓冲区需要被刷新才可以显示。通过观察5个代码段对这些概念也有了更加深刻的理解
  • 学习了上面两个小知识后，里面通过所学实现了一个【倒计时】的功能，做到了活学活用
  • 最后的舞台给到【进度条】，我们分别通过三个主要模块实现了进度条，包括：进度条的主体部分、进度条的百分比递增以及旋转字符模拟缓冲图形。有关进度条，你学会了吗😜

以上就是本文所要阐述的所有内容，感谢您的阅读🌹

手把手教你写嵌入式Linux中的Makefile

一、Makefile的引入及规则

使用keil, mdk,avr等工具开发程序时点击鼠标就可以编译了，它的内部机制是什么？它怎么组织管理程序？怎么决定编译哪一个文件？

答：实际上windows工具管理程序的内部机制，也是Makefile，我们在linux下来开发裸板程序的时候，使用Makefile组织管理这些程序。

组织管理程序，组织管理文件，我们写一个程序来实验一下：

文件a.c

#include <stdio.h>

int main()

	func_b();
	return 0;

文件b.c

#include <stdio.h>

void func_b()

	printf("This is B\\n");

编译：

gcc -o test a.c b.c

运行：

./test

结果：

This is B

gcc -o test a.c b.c 这条命令虽然简单，但是它完成的功能不简单。

我们来看看它做了哪些事情，

我们知道.c程序得到可执行程序它们之间要经过四个步骤：

  • 1.预处理
  • 2.编译
  • 3.汇编
  • 4.链接

我们经常把前三个步骤统称为编译了。我们具体分析：gcc -o test a.c b.c这条命令它们要经过下面几个步骤：

  • 1）对于a.c：执行：预处理 编译 汇编 的过程，a.c ==>xxx.s ==>xxx.o 文件。
  • 2）对于b.c：执行：预处理 编译 汇编 的过程，b.c ==>yyy.s ==>yyy.o 文件。
  • 3）最后：xxx.o和yyy.o链接在一起得到一个test应用程序。

提示：gcc -o test a.c b.c -v ：加上一个**‘-v’**选项可以看到它们的处理过程，

第一次编译 a.c 得到 xxx.o 文件，这是很合乎情理的， 执行完第一次之后，如果修改 a.c 又再次执行：gcc -o test a.c b.c，对于 a.c 应该重新生成 xxx.o，但是对于 b.c 又会重新编译一次，这完全没有必要，b.c 根本没有修改，直接使用第一次生成的 yyy.o 文件就可以了。

缺点：对所有的文件都会再处理一次，即使 b.c 没有经过修改，b.c 也会重新编译一次，当文件比较少时，这没有没有什么问题，当文件非常多的时候，就会带来非常多的效率问题如果文件非常多的时候，我们，只是修改了一个文件，所用的文件就会重新处理一次，编译的时候就会等待很长时间。

对于这些源文件，我们应该分别处理，执行：预处理 编译 汇编，先分别编译它们，最后再把它们链接在一次，比如：

编译：

gcc -o a.o a.c
gcc -o b.o b.c

链接：

gcc -o test a.o b.o

比如：上面的例子，当我们修改a.c之后,a.c会重现编译然后再把它们链接在一起就可以了。b.c就不需要重新编译。

那么问题又来了，怎么知道哪些文件被更新了/被修改了？

比较时间：比较 a.o 和 a.c 的时间，如果a.c的时间比 a.o 的时间更加新的话，就表明 a.c 被修改了，同理b.o和b.c也会进行同样的比较。比较test和 a.o,b.o 的时间，如果a.o或者b.o的时间比test更加新的话，就表明应该重新生成test。Makefile

就是这样做的。我们现在来写出一个简单的Makefile:

Makefie最基本的语法是规则，规则：

目标 : 依赖1 依赖2 ...
[TAB]命令

当“依赖”比“目标”新，执行它们下面的命令。我们要把上面三个命令写成Makefie规则，如下：

test ：a.o b.o  //test是目标，它依赖于a.o b.o文件，一旦a.o或者b.o比test新的时候，就需要执行下面的命令，重新生成test可执行程序。
	gcc -o test a.o b.o
a.o : a.c  //a.o依赖于a.c，当a.c更加新的话，执行下面的命令来生成a.o
	gcc -c -o a.o a.c
b.o : b.c  //b.o依赖于b.c,当b.c更加新的话，执行下面的命令，来生成b.o
	gcc -c -o b.o b.c

我们来作一下实验：

在改目录下我们写一个Makefile文件：

文件：Makefile

test:a.o b.o
	gcc -o test a.o b.o

a.o : a.c
	gcc -c -o a.o a.c

b.o : b.c
	gcc -c -o b.o b.c

上面是Makefie中的三条规则。Makefile,就是名字为Makefile的文件。当我们想编译程序时，直接执行make命令就可以了，一执行make命令它想生成第一个目标test可执行程序,如果发现a.o 或者b.o没有，就要先生成a.o或者b.o，发现a.o依赖a.c，有a.c但是没有a.o,他就会认为a.c比a.o新，就会执行它们下面的命令来生成a.o，同理b.o和b.c的处理关系也是这样的。

如果修改a.c ，我们再次执行make，它的本意是想生成第一个目标test应用程序,它需要先生成a.o,发现a.o依赖a.c(执行我们修改了a.c)发现a.c比a.o更加新，就会执行gcc -c -o a.o a.c命令来生成a.o文件。b.o依赖b.c，发现b.c并没有修改，就不会执行gcc -c -o b.o b.c来重新生成b.o文件。现在a.o b.o都有了，其中的a.o比test更加新，就会执行 gcc -o test a.ob.o来重新链接得到test可执行程序。所以当执行make命令时候就会执行下面两条执行：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -o test a.o b.o

我们第一次执行make的时候，会执行下面三条命令(三条命令都执行)：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -o test a.o b.o

再次执行make 就会显示下面的提示：

make: `test' is up to date.

我们再次执行make就会判断Makefile文件中的依赖，发现依赖没有更新，所以目标文件就不会重现生成，就会有上面的提示。当我们修改a.c后，重新执行make,

就会执行下面两条指令：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -o test a.o b.o

我们同时修改a.c b.c，执行make就会执行下面三条指令。

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -o test a.o b.o

a.c文件修改了，重新编译生成a.o, b.c修改了重新编译生成b.o，a.o,b.o都更新了重新链接生成test可执行程序，Makefie的规则其实还是比较简单的。规则是Makefie的核心，

执行make命令的时候，就会在当前目录下面找到名字为：Makefile的文件，根据里面的内容来执行里面的判断/命令。

二、Makefile的语法

本节我们只是简单的讲解Makefile的语法，如果想比较深入

学习Makefile的话可以：

2.1 通配符

假如一个目标文件所依赖的依赖文件很多，那样岂不是我们要写很多规则，这显然是不合乎常理的

我们可以使用通配符，来解决这些问题。

我们对上节程序进行修改代码如下：

test: a.o b.o 
	gcc -o test $^
	
%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<

%.o：表示所用的.o文件

%.c：表示所有的.c文件

$@：表示目标

$<：表示第1个依赖文件

$^：表示所有依赖文件

我们来在该目录下增加一个 c.c 文件，代码如下：

#include <stdio.h>

void func_c()

	printf("This is C\\n");

然后在main函数中调用修改Makefile，修改后的代码如下：

test: a.o b.o c.o
	gcc -o test $^
	
%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<

执行：

make

结果：

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -c -o c.o c.c
gcc -o test a.o b.o c.o

运行：

./test

结果：

This is B
This is C

2.2 假想目标: .PHONY

1.我们想清除文件，我们在Makefile的结尾添加如下代码就可以了：

clean:
	rm *.o test
  • 1）执行 make ：生成第一个可执行文件。
  • 2）执行 make clean : 清除所有文件，即执行： rm *.o test。

make后面可以带上目标名，也可以不带，如果不带目标名的话它就想生成第一个规则里面的第一个目标。

2.使用Makefile

执行：make [目标] 也可以不跟目标名，若无目标默认第一个目标。我们直接执行make的时候，会在makefile里面找到第一个目标然后执行下面的指令生成第一个目标。当我们执行 make clean 的时候，就会在 Makefile 里面找到 clean 这个目标，然后执行里面的命令，这个写法有些问题，原因是我们的目录里面没有 clean 这个文件，这个规则执行的条件成立，他就会执行下面的命令来删除文件。

如果：该目录下面有名为clean文件怎么办呢？

我们在该目录下创建一个名为 “clean” 的文件，然后重新执行：make然后makeclean，结果(会有下面的提示：)：

make: \\`clean' is up to date.

它根本没有执行我们的删除操作，这是为什么呢？

我们之前说，一个规则能过执行的条件：

  • 1)目标文件不存在
  • 2)依赖文件比目标新

现在我们的目录里面有名为“clean”的文件，目标文件是有的，并且没有

依赖文件，没有办法判断依赖文件的时间。这种写法会导致：有同名的"clean"文件时，就没有办法执行make clean操作。解决办法：我们需要把目标定义为假象目标，用关键子PHONY

.PHONY: clean //把clean定义为假象目标。他就不会判断名为“clean”的文件是否存在，

然后在Makfile结尾添加.PHONY: clean语句，重新执行：make clean，就会执行删除操作。

2.3 变量

在makefile中有两种变量：

2.3.1 简单变量(即使变量)：

A := xxx    # A的值即刻确定，在定义时即确定

对于即使变量使用 “:=” 表示，它的值在定义的时候已经被确定了

2.3.2 延时变量

B = xxx   # B的值使用到时才确定

对于延时变量使用“=”表示。它只有在使用到的时候才确定，在定义/等于时并没有确定下来。

想使用变量的时候使用“$”来引用，如果不想看到命令是，可以在命令的前面加上"@"符号，就不会显示命令本身。当我们执行make命令的时候，make这个指令本身，会把整个Makefile读进去，进行全部分析，然后解析里面的变量。常用的变量的定义如下：

:= # 即时变量
= # 延时变量
?= # 延时变量, 如果是第1次定义才起效, 如果在前面该变量已定义则忽略这句
\\+= # 附加, 它是即时变量还是延时变量取决于前面的定义
?=: 如果这个变量在前面已经被定义了，这句话就会不会起效果，

实例：

A := $(C)
B = $(C)
C = abc

#D = 100ask
D ?= weidongshan

all:
	@echo A = $(A)
	@echo B = $(B)
	@echo D = $(D)

C += 123

执行：

make

结果：

A =
B = abc 123
D = weidongshan

分析：

  1. A := $©
    A为即使变量，在定义时即确定，由于刚开始C的值为空，所以A的值也为空。

  2. B = $©
    B为延时变量，只有使用到时它的值才确定，当执行make时，会解析Makefile里面的所用变量，所以先解析C= abc,然后解析C += 123，此时，C = abc 123，当执行：@echo B = $(B) B的值为 abc 123。

  3. D ?= weidongshan
    D变量在前面没有定义，所以D的值为weidongshan，如果在前面添加D = 100ask，最后D的值为100ask。

我们还可以通过命令行存入变量的值 例如：

执行：make D=123456里面的D?= weidongshan这句话就不起作用了。

make D=123456

结果：

A =
B = abc 123
D = 123456

2.3.3 变量的导出(export)

在编译程序时，我们会不断地使用make -C dir切换到其他目录，执行其他目录里的Makefile。如果想让某个变量的值在所有目录中都可见，要把它export出来。

比如CC = $(CROSS_COMPILE)gcc，这个CC变量表示编译器，在整个过程中都是一样的。定义它之后，要使用export CC把它导出来。

2.3.4 shell命令

比如：

TOPDIR := $(shell pwd)

这是个立即变量，TOPDIR等于shell命令pwd的结果。

2.3.5 放置第1个目标

执行make命令时如果不指定目标，那么它默认是去生成第1个目标。所以第 1 个目标，位置很重要。有时候不太方便把第1个目标完整地放在文件前面，这时可以在文件的前面直接放置目标，在后面再完善它的依赖与命令。比如：

First_target: //这句话放在前面
......// 其他代码，比如 include 其他文件得到后面的 xxx 变量
First_target : $(xxx) $(yyy) // 在文件的后面再来完善
	command

三、Makefile函数

makefile里面可以包含很多函数，这些函数都是make本身实现的，下面我们来几个常用的函数。引用一个函数用“$”。

3.1 函数foreach[遍历]

函数foreach语法如下：

$(foreach var,list,text)

前两个参数，var和list，将首先扩展，注意最后一个参数text此时不扩展；接着，对每一个list扩展产生的字，将用来为var扩展后命名的变量赋值；然后text引用该变量扩展；因此它每次扩展都不相同。结果是由空格隔开的text。在list中多次扩展的字组成的新的 list。text多次扩展的字串联起来，字与字之间由空格隔开，如此就产生了函数foreach的返回值。

实例：

A = a b c
B = $(foreach f, &(A), $(f).o)

all:
	@echo B = $(B)

结果：

B = a.o b.o c.o

3.2 函数filter/filter-out[过滤]

函数filter/filter-out语法如下：

$(filter pattern...,text)     # 在text中取出符合patten格式的值
$(filter-out pattern...,text) # 在text中取出不符合patten格式的值

实例：

C = a b c d/

D = $(filter %/, $(C))
E = $(filter-out %/, $(C))

all:
        @echo D = $(D)
        @echo E = $(E)

结果：

D = d/
E = a b c

3.3 Wildcard函数[通配符]

函数Wildcard语法如下：

$(wildcard pattern) # pattern定义了文件名的格式, wildcard取出其中存在的文件。

这个函数wildcard会以pattern这个格式，去寻找存在的文件，返回存在文件的名字。

实例：

在该目录下创建三个文件：a.c b.c c.c

files = $(wildcard *.c)

all:
        @echo files = $(files)

结果：

files = a.c b.c c.c

我们也可以用wildcard函数来判断，真实存在的文件

实例：

files2 = a.c b.c c.c d.c e.c  abc
files3 = $(wildcard $(files2))

all:
        @echo files3 = $(files3)

结果：

files3 = a.c b.c c.c

3.4 patsubst函数

函数patsubst语法如下：

$(patsubst pattern,replacement,$(var))

patsubst函数是从var变量里面取出每一个值，如果这个符合pattern格式，把它替换成replacement格式

实例：

files2  = a.c b.c c.c d.c e.c abc

dep_files = $(patsubst %.c,%.d,$(files2))

all:
        @echo dep_files = $(dep_files)

结果：

dep_files = a.d b.d c.d d.d e.d abc

四、Makefile实例

在c.c里面，包含一个头文件c.h，在c.h里面定义一个宏，把这个宏打印出来。

c.c

#include <stdio.h>
#include <c.h>

void func_c()

	printf("This is C = %d\\n", C);

c.h

#define C 1

然后上传编译，执行./test,打印出

This is B
This is C =1

测试没有问题，然后修改c.h

#define C 2

重新编译，发现没有更新程序，运行，结果不变，说明现在的Makefile存在问题。

test:a.o b.o c.o
	gcc -o test $^
	
%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<

clean:
	rm *.o test
	
.PHONY: clean

为什么会出现这个问题呢， 首先我们test依赖c.o，c.o依赖c.c，如果我们更新c.c，会重新更新整个程序。但c.o也依赖c.h，我们更新了c.h，并没有在Makefile上体现出来，导致c.h的更新，Makefile无法检测到。因此需要添加:

c.o : c.c c.h

也就是

test:a.o b.o c.o
	gcc -o test $^

c.o : c.c c.h

%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $<

clean:
	rm *.o test
	
.PHONY: clean

现在每次修改c.h，Makefile都能识别到更新操作，从而更新最后输出文件。

这样又冒出了一个新的问题，**我们怎么为每个.c文件添加.h文件呢？**对于内核，有几万个文件，不可能为每个文件依次写出其头文件。因此需要做出改进，让其自动生成头文件依赖，可以参考这篇文章：http://blog.csdn.net/qq1452008/article/details/50855810

gcc -M a.c // 打印出依赖a.c所需要的依赖文件
gcc -M -MF a.d a.c  // 把a.c所需要的依赖文件写入文件a.d
gcc -c -o a.o a.c -MD -MF a.d  // 编译a.o, 把a.c需要的依赖文件写入文件a.d


修改Makefile如下

# 用objs变量将.o文件放在一块
objs = a.o b.o c.o 

# 把obj里所有文件都变为.%.d格式，并用变量dep_files表示
dep_files := $(patsubst %,.%.d, $(objs))
# 执行上面命令之后dep_files  = a.o.d b.o.d c.o.d 

# 判断dep_files是否存在
dep_files := $(wildcard $(dep_files))

# 目标文件test依赖所有的.o文件
test: $(objs)
	gcc -o test $^

# 如果dep_files变量不为空，就将其包含进来
ifneq ($(dep_files),)
include $(dep_files)
endif

%.o : %.c
	gcc -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

clean:
	rm *.o test

distclean:
	rm $(dep_files)
	
.PHONY: clean

首先用obj变量将.o文件放在一块。利用前面讲到的函数，把obj里所有文件都变为.%.d格式，并用变量dep_files表示。利用前面介绍的wildcard函数，判断dep_files是否存在。然后是目标文件test依赖所有的.o文件。如果dep_files变量不为空，就将其包含进来。然后就是所有的.o文件都依赖.c文件，且通过-MD -MF生成.d依赖文件。清理所有的.o文件和目标文件清理依赖.d文件。

现在我门修改了任何.h文件，最终都会影响最后生成的文件，也没任何手工添加.h、.c、.o文件，完成了支持头文件依赖。

下面再添加CFLAGS，即编译参数。比如加上编译参数-Werror，把所有的警告当成错误。

CFLAGS = -Werror -Iinclude
......

%.o : %.c
	gcc $(CFLAGS) -c -o $@ $< -MD -MF .$@.d

现在重新make，发现以前的警告就变成了错误，必须要解决这些错误编译才能进行。在a.c里面声明一下函数：

void func_b();
void func_c();

重新make，错误就没有了。

除了编译参数-Werror，还可以加上-I参数，指定头文件路径，-Iinclude表示当前的inclue文件夹下。此时就可以把c.c文件里的#include ".h"改为#include <c.h>，前者表示当前目录，后者表示编译器指定的路径和GCC路径。

五、通用Makefile的设计思想

A. 在Makefile文件中确定要编译的文件、目录，比如：

obj-y += main.o
obj-y += a/

Makefile文件总是被Makefile.build包含的。

B. 在 Makefile.build 中设置编译规则，有 3 条编译规则：

  • 1、怎么编译子目录？ 进入子目录编译：
$(subdir-y):
make -C $@ -f $(TOPDIR)/Makefile.build
  • 2、怎么编译当前目录中的文件？
%.o : %.c
$(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -Wp,-MD,$(dep_file) -c -o $@ $<
  • 3.当前目录下的.o 和子目录下的 built-in.o 要打包起来：
built-in.o : $(cur_objs) $(subdir_objs)
$(LD) -r -o $@ $^

C. 顶层 Makefile 中把顶层目录的built-in.o链接成 APP

$(TARGET) : built-in.o
$(CC) $(LDFLAGS) -o $(TARGET) built-in.o

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