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编译原理

编译工具将我们的源码文件最终编译成可执行文件，并不是一步到位的，其中要经过一个类似工厂流水线的过程，交叉编译工具中包含负责处理各个环节的功能工具，所以叫做交叉编译工具链。

编译的一般过程分为：

预编译->编译->汇编->链接->生成 elf 文件->转换为二进制可支持 bin 文件。

预编译 Pre-compile 阶段：主要是对头文件#include 、宏定义#define 等进行展开。

编译 compile 阶段：主要是将我们的.c 文件编译成汇编.s 文件。

汇编 Assembly 阶段：将汇编文件.s 编译成为目标文件.o。

链接 Link 阶段：将生成.o 文件链接生成.elf 文件。

转换阶段：将生成的.elf 文件转换成为可执行二进制.bin 文件。

而这些编译步骤是通过 make 工具解析 Makefile 文件来执行。Makefile 文件中描述了整个工程所有文件的编译顺序、编译规则、依赖关系等。

MAKEFILE

前面我们提到过，Make 工具通过解析Makefile 文件进行一系列编译操作，最终生成我们想要的镜像文件。Makefile 文件中描述了各工程所有文件的编译顺序、编译规则以及依赖关系，决定了工程中文件是否需要编译，以及这些文件的编译顺序。Make 工具还可以通过比较文件最后修改时间，来决定哪些文件需要更新哪些不需要更新，更改了某个文件之后，只对依赖此文件的目标文件进行重新编译更新，这就大大减少了编译时间。

打开源码目录可以看到，Makefile 文件不仅存在于源码根目录下，在其他的子目录下也基本都有

Makefile 文件。在执行编译时，Make工具会解析根目录下 Makefile 文件进行编译，而根目录的Makefile会调用子目录下的 Makefile，子目录下又有子目录，层层调用。

Makefile 需要按照一定的格式语法规则进行书写。如果你是做 Linux 应用开发的人员，那么写 Makefile就是必备技能，就需要深谙 Makefile 语法规则。对于我们 Linux 平台初级开发人员，很少需要我们去写一个复杂的 Makefile 文件，只是在做平台移植的时候可能需要去简单修改或者阅读Makefile 文件。

下面我们就简单了解一下 Makefile 基本格式规则。

1 、 目标和依赖

目标就是我们需要生成文件，依赖就是生成目标文件所需要的其他文件，称为依赖文件。基本语法规则如下：

targets … :dependent_files … (tap)command …

举例一：我们先创建一个简单的 app.c 文件。

forlinx@ubuntu:~/work/tmp$ touch app.c

在文件中输入如下代码

#include <stdio.h>int main(void){printf("my first app !!! \r\n");return 0;}

按照基本规则建立一个简单的 Makefile 文件,app 为我们需要的目标文件，app.c 为所要生成的 app 的依赖文件，gcc –o app app.c 就是生成目标 app 需要执行的命令。

建立一个 Makefile 文件：

forlinx@ubuntu:~/work/tmp$ touch makefile

文件中输入如下内容：

app:app.c

gcc -o app app.c

使用 make 命令，可以看到执行了命令 gcc -o app app.c，ls 命令查看文件，发现在该目录下生成了app 目标文件：

forlinx@ubuntu:~/work/tmp$ make

执行 app，即可看到 app.c 中我们写的打印信息：

forlinx@ubuntu:—/work/tmpS ./app 

my first app !! ！ 

forlinx@ubuntu:—/work/tmpS

然后我们再执行 make 命令，会发现出现如下信息，’app’ is up to date，说明 app 已经是最新的，没必要再重新生成：

forunx@ubuntu:—/work/tmpSup to date.app' isforunx@ubuntu:—/work/tmpSmake

我们做一下稍微的改动，修改 app.c 文件中的内容或者使用 touch 命令更改一下 app.c 的时间属性，然后再进行 make 看看：

forunx@ubuntu:—/work/tmpS touch app.Cforunx@ubuntu:—/work/tmpS makegCC 一 0 app app•Cforunx@ubuntu:—/work/tmpS

可以看到又重新执行了 gcc -o app app.c 命令，重新生成了 app。也就是说，make 工具会判断依赖

文件的 时间戳 是否比目标文件时间戳更新， 来决定是否重新生成目标文件。

我们再举一例：

假如我们有多个文件需要编译，比如我们创建多个文件

fun1.c,fun1.h,fun2.c,fun2.h,app.c。fun1.c:#include <stdio.h>#include "fun1.h"void fun1(char *s){printf("%s\r\n",s);}fun1.h:#ifndef _FUN1_H#define _FUN1_Hvoid fun1(char *s);#endiffun2.c#include "fun2.h"int fun2(int x,int y){return x+y;}fun2.h #ifndef _FUN2_H#define _FUN2_Hint fun2(int x,int y);#endif

创建 app.c 文件，该文件引用fun1.c 和 fun2.c 中定义的函数。

#include <stdio.h>#include "fun1.h"#include "fun2.h"int main(void){fun1("I am fun1 !");printf("fun2 return value=%d\n",fun2(1,2));return 0;}

最后创建 makefile 文件，其中app 是我们的最终目标文件，app 的依赖文件为 app.o、fun1.o、fun2.o，

这几个.o 文件称为中间目标文件，它们又有各自所依赖的.c 和.h 文件，最后的 clean 也是一个目标文件，

但是这个目标没有任何依赖，也不会生成真正文件，只是执行一条命令，我们称之为伪目标。我们可以看

到 clean 执行的是删除.o 和 app 的命令。

app: app.o fun1.o fun2.ogcc -o app app.o fun1.o fun2.oapp.o: app.cgcc -c app.cfun1.o: fun1.c fun1.hgcc -c fun1.cfun2.o: fun2.c fun2.hgcc -c fun2.cclean:rm -rf *.o app

创建完成之后，我们直接 make：

上图可以看到生成最终目标 app 和一些中间目标文件，这个过程经过了以下四个步骤：

gcc -c app.cgcc -c fun1.cgcc -c fun2.cgcc -o app app.o fun1.o fun2.o

执行 app，可以看到执行成功：

现在修改其中一个文件 fun2.h 后，比如更改一下 fun2.h 的时间属性，然后再次编译：

可以看到只用了两个步骤，app 的其他依赖文件并没有被重新编译生成。

最后，执行 make clean 清除中间文件和 app：

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