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Programar em C/Makefiles

Alice
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segunda, 25 de janeiro de 2021

Makefile

O objetivo de Makefile é definir regras de compilação para projetos de software. Tais regras são definidas em arquivo chamado Makefile. O programa make interpreta o conteúdo do Makefile e executa as regras lá definidas. Alguns Sistemas Operacionais trazem programas similares ao make, tais como gmake, nmake, tmake, etc. O programa make pode variar de um sistema a outro pois não faz parte de nenhuma normalização .

O texto contido em um Makefile é usado para a compilação, ligação(linking), montagem de arquivos de projeto entre outras tarefas como limpeza de arquivos temporários, execução de comandos, etc.

Vantagens do uso do Makefile:

  • Evita a compilação de arquivos desnecessários. Por exemplo, se seu programa utiliza 120 bibliotecas e você altera apenas uma, o make descobre (comparando as datas de alteração dos arquivos fontes com as dos arquivos anteriormente compilados) qual arquivo foi alterado e compila apenas a biblioteca necessária.
  • Automatiza tarefas rotineiras como limpeza de vários arquivos criados temporariamente na compilação
  • Pode ser usado como linguagem geral de script embora seja mais usado para compilação

As explicações a seguir são para o utilitário GNU make (gmake) que é similar ao make.

Então vamos para a apresentação do Makefile através da compilação de um pequeno projeto em linguagem C.

  • Criar uma pasta com estes 4 arquivos :

teste.c ,teste.h , main.c, Makefile.

  • Dê um nome à pasta Projeto.


/*================ teste.c ======================*/ 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/*Uma funçao makeTeste()*/
void makeTeste(void){
  printf("O Makefile é super Legal\n");
}

Aqui escrevemos o header : 

/*======================= teste.h ===============*/
/*================== Cabeçalho ou header ========*/
#ifndef _H_TESTE
#define _H_TESTE
/* A nossa função */
void makeTeste(void);
/* De um enter depois de endif*/
/*Para evitar warning*/
#endif

Agora a função main : 

/*====================== main.c =================*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "teste.h"
/* Aqui main ;( */
int main(void){
makeTeste();
return (0);
}

Para compilar fazemos um arquivo Makefile minimal. 

#Para escrever comentários ##
############################# Makefile ##########################
all: teste
teste: teste.o main.o 
        # O compilador faz a ligação entre os dois objetos
        gcc -o teste teste.o main.o
#-----> Distancia com o botão TAB ### e não com espaços
teste.o: teste.c
        gcc -o teste.o -c teste.c -W -Wall -ansi -pedantic
main.o: main.c teste.h
        gcc -o main.o -c main.c -W -Wall -ansi -pedantic
clean:
        rm -rf *.o
mrproper: clean
        rm -rf teste

Para não ter erros os espaços devem ser feito com a tecla TAB.
E compilar é só ir dentro da pasta "Projeto" apertar F4 escrever make e apertar enter.

Uma vez compilado podemos modificar teste.c . Se teste.c foi modificado então make modifica teste.o e se não deixa teste.o como esta.

  • all : É o nome das regras a serem executadas.
  • teste: teste.c .Pode ser interpretado com arquivo_de_destino: arquivo_de_origem.
  • clean: Apaga os arquivos intermediários.Se você escrever no console make clean

ele apaga os arquivos objeto da pasta.

  • mrproper: Apaga tudo o que deve ser modificado.No console escreva make mrproper

Sintaxe de criação do arquivo

O makefile funciona de acordo com regras, a sintaxe de uma regra é: 

regra: dependências 
Apertar o botão TAB   comando  
                      comando ...

Regras complementares

  • all : É o nome das regras a serem executadas.
  • clean: Apaga os arquivos intermediários.
  • mrproper: Apaga tudo o que deve ser modificado.

Definir Variáveis

As variáveis servem para facilitar o trabalho.
Em vez de mudar varias linhas mudamos só o conteúdo da variável.
Deve ser por isso que se chama variável, não?
Definimos da forma seguinte. 

 NOME=CONTEÚDO
 E para utilizar esta variável colocamos entre $() .

 Então ela vai ficar assim $(NOME)

Vamos para o exemplo com o nosso Makefile.
Colocamos em vez de :

  • NOME SRC
  • E em vez de CONTEÚDO main.c .
  • E para poder usar $(SRC)

Será que na pratica funciona?. Vamos ver.. 

#Para escrever comentários ##
############################# Makefile ##########################
#Definimos a variável
SRC=main.c
all: teste
teste: teste.o main.o 
        gcc -o teste teste.o main.o
#-----> Distancia com o botao TAB ### e nao com espaços
teste.o: teste.c
        gcc -o teste.o -c teste.c -W -Wall -ansi -pedantic
#
#Coloquei $(SRC) em todos os lugares aonde estava main.c
main.o: $(SRC) teste.h
        gcc -o main.o -c $(SRC) -W -Wall -ansi -pedantic
clean:
        rm -rf *.o
mrproper: clean
        rm -rf teste

Todos os lugares do código que contem o CONTEÚDO da variável são modificados colocando no lugar respectivo o NOME da
variável.

Variáveis Personalizadas

  • CC=gcc .Definimos CC para nomes de compiladores de C ou C++ .Aqui o gcc.
  • CFLAGS=-W -Wall -ansi -pedantic .Serve para definir opções passadas ao compilador.

Para o c++ o NOME e CXXFLAGS .

  • LDFLAGS e utilizado para editar as opções de links.
  • EXEC=teste .EXEC define o NOME do futuro programa executável.
  • OBJ=teste.o main.o . Para cada arquivo.c um arquivo OBJETO e criado com a extensão ".o" arquivo.o .

Então e só olhar na sua pasta todos os arquivos com a extensão ".c" e colocar na variável OBJ com a extensão".o" .

  • Outra maneira e mesma coisa. OBJ agora e igual a main.o teste.o
SRC = main.c teste.c 

OBJ= $(SRC:.c=.o)
  • E super manero a tua idéia camarada.
  • Mais tenho 200 arquivos.c e não quero olhar o nome de todos um por um.
    • Tem outra idéia??
    • Poderíamos utilizar *c mais não podemos utilizar este caracter joker na definição de uma variável.
    • Então vamos utilizar o comando " wildcard " ele permite a utilização de caracteres joker na definição de variáveis.
      Fica assim.
SRC= $(wildcard *.c)
OBJ= $(SRC:.c=.o)
  • Observação se quiser fazer aparecer uma mensagem durante a compilação escreva @echo "Minha mensagem" .
  • E mais tem um monte de mensagens e fica muito feio
  • Tem outra idéia??.. O pessoal vamos parando ;) não sou uma maquina de idéias.
  • Para deixar as mensagens em modo silencioso coloque "@" no começo do comando.
  • Fica assim
@$(CC) -o $@ $^

Variáveis internas

 $@    Nome da regra. 
 $<    Nome da primeira dependência 
 $^ 	Lista de dependências
 $? 	Lista de dependências mais recentes que a regra.
 $* 	Nome do arquivo sem sufixo

As regras de interferência

Não disse nada antes porque estávamos no estado principiantes "noob".
São regras genéricas chamadas por default.

  • .c.o : .Ela significa fazer um arquivo.o a partir de um arquivo.c .
  • %.o: %.c .A mesma coisa. A linha teste.o: teste.c pode ser modificada com essa regra.
  • .PHONY: .Preste bem atenção. Esta regra permite de evitar conflitos.
    • Por exemplo "clean:" e uma regra sem nem uma dependência não temos nada na pasta que se chame clean.
    • Agora vamos colocar na pasta um arquivo chamado clean. Se você tentar apagar os "arquivos.o" escrevendo "make clean" não vai acontecer nada porque make diz que clean não foi modificado.
    • Para evitar esse problema usamos a regra .PHONY : . Fica assim.
    • .PHONY: clean mrproper
    • .PHONY: diz que clean e mrproper devem ser executados mesmo se arquivos com esses nomes existem.

Agora vamos modificar mais uma vez o nosso Makefile com tudo o que sabemos sobre variáveis.

#Para escrever comentários ##
############################# Makefile ##########################
#Definimos a variável
CC=gcc
CFLAGS=-W -Wall -ansi -pedantic
EXEC=teste
OBJ=teste.o main.o
all: $(EXEC)
@echo "Vou começar a compilação"
#Não coloquei a variável OBJ para que possam entender as variáveis internas. 
#Se entenderam podem colocar $(OBJ) no lugar de teste.o main.o
teste: teste.o main.o
# $@ = teste:
# $^ = teste.o main.o
     $(CC) -o $@ $^ 
# teste.o:teste.c
%.o: %.c
     $(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS)
main.o: main.c teste.h
     $(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS)
.PHONY: clean mrproper
clean: 
      rm -rf *.o
 @echo "Compilaçao prontinha" 
mrproper: clean
      rm -rf $(EXEC)
  • Po legal ;) parece até trabalho de gente grande.

Sub Makefiles

Ler tudo isso só para compilar um programa??
O sub-makefile e lançado por meio de um "Makefile principal" vamos simplificar para o Patrão Makefile.
Aonde estávamos??...Ah sim, para que serve??
O Makefile Principal executa os sub-makesfiles de outras pastas.
Como ele faz?? 

Usamos uma variável pre-definida $(MAKE).

Bom, ao trabalho. Crie dentro da pasta "Projetos" outra pasta com o nome "sub-make".Dentro da pasta sub-make crie um arquivo
Makefile e um arquivo submake.c

Dentro da pasta sub-make coloque este Makefile. 

##################Pasta:sub-make ## Makefile ###################
CC=gcc
CFLAGS=-W -Wall -ansi -pedantic
EXEC=teste2
SRC= $(wildcard *.c)
OBJ= $(SRC:.c=.o)
all: $(EXEC)
@echo "compilando sub-makefile"
@echo "sub-makefile compilado"
teste2: $(OBJ)
@$(CC) -o $@ $^ 
.PHONY: clean mrproper
clean: 
@rm -rf *.o
mrproper: clean
@rm -rf $(EXEC)

Agora vamos escrever o arquivo submake.c . 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* Informação
 * Nao utilizem este código para fazer um kernel
 */
int main(void)
{
printf("Sou o binário que está em sub-make");
printf("Finalmente em fim vivo graças ao Patrão Makefiles ;)");
return (0);
}

Agora retorne na pasta "Projeto" vamos modificar o Makefile .
Vamos colocar a seguinte linha: 

 @cd sub-make && $(MAKE)
  • Explicando: "@" silencioso "cd" para abrir a pasta sub-make "&&" e executar make "$(MAKE)"
  • Vamos fazer a mesma coisa para "clean:" e "mrproper:" então ao executar "make clean" no console ele vai executar o mesmo comando no sub-makefile.
########################## O Makefile principal ##########################"
CC=gcc
CFLAGS=-W -Wall -ansi -pedantic
EXEC=teste
SRC= $(wildcard *.c)
OBJ= $(SRC:.c=.o)
all: $(EXEC)
@echo "Compilando Projeto"
@echo "O patrão foi compilado"
#A linha que vai compilar sub-make
  @cd sub-make && $(MAKE)
teste: $(OBJ)
  @$(CC) -o $@ $^ 
%.o: %.c
  @$(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS)
main.o: main.c teste.h
  @$(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS) 
  .PHONY: clean mrproper
clean: 
  @rm -rf *.o *~ 
# E a mesma coisa que dar um F4 dentro da pasta sub-make
# e escrever make clean
  @cd sub-make && $(MAKE) $@ 
mrproper: clean
  @rm -rf $(EXEC)
#modificamos aqui também
  @cd sub-make && $(MAKE) $@

Não esqueça de dar TAB em todas as linhas que estão em baixo dos ":" dois pontinhos. OK agora é só dar um F4 dentro da pasta projetos e você tem três comandos a disposição.

  • make
  • make clean
  • make mrproper

Make install

Automatizando a instalação do programa com a regra install: .

  • install: .Coloca o binário ou executável em uma determinada pasta, como por exemplo /bin ou /usr/bin no Linux. Pode ser em qualquer outra, utilizando o comando "mv" ou "cp" para mover ou copiar.
  • Crie uma pasta bin dentro de "Projetos". Devem saber que não devem colocar nada inútil que venha da internet na pasta raiz do linux.
  • Vamos fazer duas variáveis:
    • prefix=/caminho/ate onde/esta/Projetos
    • bindir=$(prefix)/bin .Igual a /caminho ate/Projetos/dentro de Projetos a pasta bin .
    • E adicionarmos a regra install:all com seus comandos.

Modificando o make principal. 


########################## O Makefile principal ##########################"

#Coloque o caminho até Projeto aqui
prefix=/home/USER/Projeto
bindir=$(prefix)/bin 
CC=gcc
CFLAGS=-W -Wall -ansi -pedantic
EXEC=teste
SRC= $(wildcard *.c)
OBJ= $(SRC:.c=.o)
all: $(EXEC)
@echo "Compilando Projeto"
@echo "O patrao foi compilado"
#A linha que vai compilar sub-make
@cd sub-make && $(MAKE)
teste: $(OBJ)
@$(CC) -o $@ $^ 
%.o: %.c
@$(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS)
main.o: main.c teste.h
@$(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS) 
#Entao depois e so executar make e depois make install
install:all
@mv $(EXEC) $(bindir)/
.PHONY: clean mrproper
clean: 
@rm -rf *.o *~ 
# E a mesma coisa que dar um F4 dentro da pasta sub-make
# e escrever make clean 
@cd sub-make && $(MAKE) $@ 
mrproper: clean
@cd bin && rm -rf $(EXEC)
#modificamos aqui tambem
@cd sub-make && $(MAKE) $@

Então quando você digitar no console "make" depois "make install" ele vai colocar o binario que esta em "Projetos" dentro de "bin".
Se você quiser colocar o binario que esta na pasta "sub-make" na pasta "bin"

  • Copiar e colar no makefile da "sub-make" as variaveis "prefix" e "bindir"e a regra install:com seu comando.
  • E no "Makefile principal" em baixo de "install:" coloque esta linha @cd sub-make && $(MAKE) $@
  • Aqui eu modifiquei o "mrproper" porque agora os binarios que devem ser apagados com "make mrproper" estão em "bin".
  • Vou deixar voces modificarem o "mrproper" do "sub-makefile" como pessoas adultas e responsaveis ;) Valeu galera.

Os comandos no console são:

  • make
  • make install
  • make clean
  • make mrproper .Para apagar os binarios.