目录
一、Makefile简介
二、Linux环境下的C语言编译过程
2.1 gcc编译流程
2.2 gcc常用参数解释
三、makefile基本语法
3.1 makefile基本语法
3.2 实战栗子
Makefile是一种用于编译的脚本语言，它可以很便捷地管理项目的代码编译。如果项目中某些源文件被修改则只编译这几个被修改的源文件。又或者某个头文件被修改，则重新编译所有包含该头文件的源文件。文件夹内的makefile文件可以写做makefile或者Makefile。
为了更好地理解makefile的编译工作流程，首先要搞明白一次完整的c语言的编译过程是什么样子的。gcc是我们常用的编译器，我们以它为例进行说明。
一个c源文件最终只有生成可执行文件才能被机器正确执行。使用gcc编译程序时，该过程分为以下四个阶段：预处理、编译、汇编、链接。假设我们有一个c源文件：啊对对对.c，我们用这个程序的变化过程来详细解释gcc的各编译阶段。（文献[5]中详细地进行了解释，下面为了方便理解，我们将[5]中各概念再次给出）
(1)预处理
该阶段编译器主要做加载头文件、宏替换、条件编译等工作，一般用于处理带"#"的语句，如#define xxx xxx。可以使用gcc -E 选项进行查看。在这一步骤中.c文件被预处理输出为.i文件，即
啊对对对.c --> 啊对对对.i(2)编译
编译阶段主要做语法检查和词法分析，在确认所有指令都符合语法规则之后，将.i文件翻译成等价的中间代码或汇编代码。可以使用gcc -S 选项进行查看。在这一步骤中.i文件被编译输出为.s文件，即
啊对对对.i --> 啊对对对.s(3)汇编
汇编阶段将.s文件转成二进制目标代码.o文件(并非最终的可执行文件)。在这一步骤中.s文件被汇编输出为.o文件，即
啊对对对.s --> 啊对对对.o(4)链接
最终的链接阶段，将目标文件、启动代码、库文件链接成可执行文件。在这一步骤中.o文件被链接成最终的可执行文件，即
啊对对对.o --> 啊对对对 //假设最终的可执行文件的名字叫做：啊对对对(当然也可以不叫这个名字)综上所述，一个c源文件最终生成可执行文件要经过如下的过程：
| gcc阶段 | 文件类型(源文件为.c) |
| 预处理 | .c → .i |
| 编译 | .i →.s |
| 汇编 | .s →.o |
| 链接 | .o →可执行文件 |
在使用gcc对c代码进行编译的过程中，通常会有两个参数-E、-S、-c和-o，这四个个参数分别表示如下：
-E 预处理后即停止，不进行编译、汇编和链接动作，即生成.i文件即停止
-S 预处理和编译后即停止，不进行汇编和链接动作，即生成.s文件即停止
-c 预处理、编译并汇编生成中间同名二进制目标文件，即生成.o文件即停止
-o 自定义生成的可执行文件或者其他输出文件(.s文件,.o文件)的的名字，不加-o会默认生成a.out(说简单点，就是给文件换名字的)
举两个栗子。第一个栗子：假设只有一个源文件名为happy.c，使用gcc对其编译通常可以用以下三种方法：
/* 方法1 */
1 gcc -c happy.c //由于有参数-c，该语句生成了同名的.o文件并没有进行链接，因此需要下一步生成可执行文件
2 gcc -o HAPPY happy.o //由happy.o生成名为HAPPY的可执行文件
3 ./HAPPY //执行HAPPY
或
2 gcc happy.o //若不加-o，则生成a.out可执行文件
3 ./a.out //执行a.out
/* 方法2 */
1 gcc -c happy.c -o HAPPY.o //将二进制目标文件命名为HAPPY.o
2 gcc -o HAPPY HAPPY.o //将.o文件链接成可执行文件HAPPY
3 ./HAPPY //执行HAPPY
或
2 gcc HAPPY.o //若不加-o，则生成a.out可执行文件
3 ./a.out //执行a.out
/* 方法3 */
1 gcc happy.c //由于没有任何参数，gcc直接生成可执行文件a.out(默认文件名)
2 ./a.out //执行a.out
或
1 gcc happy.c -o HAPPY //由于加了参数-o，因此可执行文件名为HAPPY
2 ./HAPPY //执行HAPPY第二个栗子，假设有三个c源文件: happy.c、little_happy.c和very_happy.c，我们可以通过以下命令对这三个源文件进行编译：
1 gcc happy.c little_happy.c very_happy.c -o HAPPY //将三个源文件编译生成名为HAPPY的可执行文件
2 ./HAPPY //执行HAPPY
//当然也可以加-c等参数，和第一个栗子的过程类似可以看到，当源文件增多时，命令行的语句也随之增多。对于大型项目，往往有成千上万个文件(并且不同源文件的路径还不相同)，如果还是用上面的命令行进行编译的话，将会非常麻烦低效。比如当一万个源文件中有一个被修改时，命令行将会把全部一万个源文件都编译一遍，这显然是一种低效的方案。并且命令行的输入字符数有上限，因此很有可能会使得无法对整个项目进行编译。
而makefile文件就很好地解决了上面这个问题。makefile可以保存命令行来化简编译工作，并且可以识别出哪些文件是修改过的，哪些是没变化的。它只去编译被修改过的文件，从而节省了时间，提高了效率。下面我们介绍makefile的基本语法。
首先介绍makefile的基本语法，然后以一个栗子进行说明。
1. make命令
make xxx ： 执行xxx
make会在当前目录下寻找Makefile或者makefile文件，若查找到则会查找文件中的第一个.o文件，若.o文件不存在则根据依赖关系查找.s文件，若.s文件不存在，则根据依赖关系查找.i文件，若还不存在，则根据依赖关系查找.c文件。由于.c文件一定存在，于是生成一个.o文件再去执行。(依赖关系：我的理解是文件a需要文件b和文件c产生，所以a与b和c之间的关系为依赖关系)
2. makefile文件格式
目标: 依赖
[tab]命令1
[tab]命令2
[tab]命令3
...目标：make命令所要构建的对象，可以是文件名也可以是某个操作名。Makefile 文件默认只生成第一个目标文件即完成编译。
在实际中，可能会存在这样一种情况，就是makefile中的目标名和相同目录下的某个文件名一样，这样在进行make的时候，makefile便不会执行目标内相应的指令。为了避免这种情况，我们引入伪目标(PHONY，中文意思是假的东西)。这样make命令便不再管目录中拥有相同名称的文件而是会执行makefile中目标的指令。
依赖：查看目标文件由哪些文件生成，通常是一组用空格隔开的文件名。如果找不到所依赖的生成文件，则会在其他位置寻找是否可以产生依赖文件。举一个简单的栗子：
all: output.out
output.out: file1.o file2.o
gcc file1.o file2.o -o output.out
file1.o: file1.c
gcc -c file1.c -o file1.o
file2.o: file2.c
gcc -c file2.c -o file2.o这是一个由file1.c和file2.c两个源文件生成可执行文件output.out的简单makefile文件。当执行该文件的时候，首先会寻找output.out文件，然后发现该文件依赖file1.o和file2.o两个文件，而这两个文件此时还没有生成，所以继续向下寻找。随后发现这两个.o文件依赖于file1.c和file2.c这两个.c文件，于是通过gcc生成这俩.o文件，随后向上生成output.out文件。
命令：通过执行该命令，由依赖文件生成目标文件。需要注意的是每个命令前面需要有一个tab!
3. makefile语法
(1)注释：每行以#开头的为注释
(2)echo：显示输出的内容
echo: 会在shell中显示echo这条命令和后面要输出的内容
@echo: 不会显示echo这条命令，只会显示后面要输出的内容
例如：
echo “happy” 输出为：echo "happy" happy
@echo "happy" 输出为：happy
(3)通配符(*、?和[...])：指定一组符合条件的文件。
*：任意0个或多个字符
?：任意一个字符
[...]：方括号内任意一个字符
(4)匹配符：%，可以将大量相同的文件用一条规则构建。
假设有两个源文件file1.c和file2.c，现在需要将它们编译成.o文件，以下两种目标的构建是等价的：
%.o: %.c
//等价于
file1.o: file1.c
file2.o: file2.c(5)变量与赋值
自定义变量，使用x=赋值，其中x=表示=、:=、?=或+=。调用变量时，将变量名放在$()中。下面举一个栗子来说明这些符号之间的区别：
#赋值符号“=”
#递归赋值，也就是说会寻找赋值变量的值，也是默认的赋值方式
var0=$(var1)
var1="MAKEFILE"
all:
echo $(var0)
输出：MAKEFILE
#赋值符号“:=”
#直接赋值，不会递归，也就是不会向下寻找
var0:=$(var1)
var1="MAKEFILE"
all:
echo $(var0)
输出：空字符串
#赋值符号“?=”
#若变量未初始化，则赋值
var0="makemake"
var0?="MAKEFILE"
var1?="MAKEFILE"
all:
echo $(var0) and $(var1)
输出：makemake and MAKEFILE
#赋值符号“+=”
#将字串加到现有字符串的末尾
var0="MAKE"
var0+="FILE"
all:
echo $(var0)
输出：MAKEFILE(6)自动变量$@、$^、$<、$?、$(@D)和$(@F)
$@：目标的名字
$^：构造所需文件列表所有所有文件的名字
$<：构造所需文件列表的第一个文件的名字
$?：构造所需文件列表中更新过的文件
$(@D)：表示$@的目标名
$(@F)：表示$@的文件名
再举个栗子：
HAPPY: happy.c
gcc -o $@ $<
#$@表示HAPPY，$<表示happy.c
HAPPY: happy.c very_happy.c
gcc -o $@ $^
#$^表示happy.c very_happy.c（7）函数
函数调用的语法如下：
$(func args): 其中，args参数之间以","隔开，func和args之间以" "隔开
$(subst <from>,<to>,<text>)：字符串替换，将字符串<text>中的<from>转换成<to>，返回替换后的字符串
举个栗子：
$(subst .c,.o, happy.c very_happy.c)表示用“.o”替换字符串“happy.c very_happy.c”中的字符“.c”，得到“happy.o very_happy.o”
$(patsubst <pattern>,<replacement>,<text>)：模式字符串替换，查找字符串<text>中符合模式<pattern>的单词，并替换成<replacement>
$(strip <string>)：去空格，去掉<string>中开头和结尾的空白符，返回去掉空格的字符串
$(findstring <find>,<in>)：查找字符串，在字符串<in>中查找<find>字符串，若找到则返回<find>，否则返回空字符串
$(filter <pattern...>,<text>)：过滤，以<pattern>模式过滤<text>字符串中的单词，保留符合模式的单词，返回符合模式的字符串；可有多个模式，模式之间以" "隔开
$(wildcard 寻找的文件)：在系统中寻找文件。例如：$(wildcard *.c) 就等于找到系统中所有后缀为.c的文件(“*”表示任意个字符)，返回以空格隔开的一整行字符
$(basename <names>)：取去掉后缀的文件名，也就是前缀，比如$(basename happy.c)，就可以获得happy(basename: 中文意思是基本的名称)
$(suffix <names...>)：取后缀，从文件名序列<names>中获取并返回各文件的后缀序列，例如$(suffix happy.o)，就可以获得后缀“.o”(suffix: 中文意思是后缀，所以带这个单词的函数都和后缀有关)
其他未列出的函数可以自行百度。
该makefile文件为侧信道形式化验证工具SILVER中的makefile，网址为：GitHub - Chair-for-Security-Engineering/SILVER: SILVER - Statistical Independence and Leakage Verification
本栗子的目的是为了理解该makefile文件是如何运行的。
可以看到在1-26行，均为变量的赋值，各赋值符号以及通配符的含义在3.1小节中详细地给出
27-52行可以看到，构建了all、build、debug、release和clean五个目标，并在第38行将它们五个都设置为伪目标。
按照Build Instructions步骤，最后一步为make release。当我们输入该指令并按下回车后，它会首先在当前目录下寻找makefile文件。找到后，寻找release目标。找到后发现其有两部分构成。在给CXXFLAGS拼接上相应字符串后，开始寻找目标all。
在第28行找到了all，发现其有两个依赖：build和$(BIN_DIR)/$(TARGET)。对于第一个依赖build，在第40行找到目标build，并按照命令创建两个目录。对于第二个依赖$(BIN_DIR)/$(TARGET)，在第34行找到目标，发现其依赖$(OBJECTS)，在第25行找到对应的赋值，发现其中缺少$(OBJ_DIR)/%.o。在第30行找到对应的目标$(OBJ_DIR)/%.o，按照第31和第32行的命令创建目录并编译(不链接，因为是-c)，生成目标.o文件。
此时目标$(BIN_DIR)/$(TARGET)中的依赖$(OBJECTS)构建完成，开始执行35和36行的命令，创建目录并完成最终的编译。此时目标all构建完毕，make release命令结束。
参考文献:
[1]Makefile 语法入门_阿飞__的博客-CSDN博客_makefile语法
[2]makefile中=、：=和+=的区别 - _小百 - 博客园
[3]Makefile中的匹配符%_忘尘~的博客-CSDN博客_makefile中%
[4]一文详解CMake编译工具与项目构建
[5]gcc -c -o编译过程_奔跑的码农的博客-CSDN博客
[6]makefile脚本基本语法_月亮+六便士的博客-CSDN博客_简述makefile基本语法格式
写在最后面：疫情赶紧结束吧。