嵌入式系统概述

1. Makefile的使用

规则的基本格式

Makefile 由若干条规则构成，每条规则的基本格式如下：

目标文件: 依赖文件1 依赖文件2 ...
	命令1
	命令2
	...

目标文件：是要生成的文件或执行的操作的名称，可以是实际的文件名，也可以是伪目标（如 clean）。
依赖文件：是生成目标文件所需的文件或其他目标的列表，如果依赖文件的修改时间晚于目标文件，则目标文件需要重新生成。
命令：是用于生成目标文件的具体操作，必须以 Tab 键开头，可以是编译命令、复制命令等任意命令。
make执行时，默认执行第一条规则

伪目标

伪目标是不代表实际文件的目标，而是用于执行特定操作的标记。例如：

.PHONY: clean
clean:
	rm -f m.txt
	rm -f x.txt

在执行 make clean 时，clean 不会被视为文件名，而是直接执行其对应的命令。

伪目标的作用

避免与同名文件冲突：
- 如果当前目录下存在一个名为 clean 的文件，make clean 会认为 clean 目标已经是最新的，从而不会执行 clean 规则中的命令。
- 通过将 clean 声明为伪目标，make 会忽略当前目录下是否存在名为 clean 的文件，直接执行 clean 规则中的命令。
提高执行效率：
- 当目标被声明为伪目标后，make 不会试图寻找该目标的隐含规则，从而提高执行效率。
确保规则执行：
- 伪目标确保每次执行 make clean 时，都会执行 clean 规则中的命令，而不会因为目标文件的存在而跳过。

执行多条命令

一个规则可以包含多条命令，但需要注意以下几点：

每条命令必须以 Tab 键开头。
如果希望多条命令在同一个 Shell 环境中执行，可以使用分号 ; 将命令连接起来，或者使用反斜杠 \ 将命令换行。
使用#来注释

控制打印

默认情况下，make 会打印出它执行的每一条命令。如果不想打印某一条命令，可以在命令前加上 @，例如：

no_output:
	@echo 'not display'
	echo 'will display'

控制错误

make 在执行命令时，会检查每一条命令的返回值，如果返回错误（非 0 值），就会中断执行。如果希望忽略错误，继续执行后续命令，可以在需要忽略错误的命令前加上 -，例如：

ignore_error:
	-rm zzz.txt
	echo 'ok'

变量的使用

Makefile 支持使用变量，变量的定义和使用方式如下：

定义变量：变量名 = 变量值，例如 CC = gcc。
使用变量：使用 $(变量名) 或 ${变量名} 来引用变量的值，例如 $(CC)。

依赖关系的自动推导

Makefile 可以根据文件的后缀名自动推导出一些常见的编译规则，例如：

如果目标文件是 .o 文件，依赖文件是 .c 文件，则默认使用 $(CC) -c $< -o $@ 命令进行编译。
$< 是 Makefile 中的一个自动变量，表示依赖列表中的第一个依赖文件。
$@ 是 Makefile 中的一个自动变量，表示当前规则的目标文件。

文件名模式匹配

Makefile 支持使用通配符和模式匹配来简化规则的编写，例如：

使用 %.o: %.c 可以匹配所有 .c 文件生成 .o 文件的规则。
在 make 的规则中，% 用于表示文件名的模式匹配，例如 %.o 可以匹配所有以 .o 结尾的文件。

包含其他 Makefile 文件

可以使用 include 指令来包含其他 Makefile 文件，例如：

include common.mk

这可以将 common.mk 文件中的规则和变量包含到当前 Makefile 中。

条件语句

Makefile 支持条件语句，可以根据条件来执行不同的规则或命令，例如：

ifeq ($(DEBUG), 1)
	CFLAGS = -g
else
	CFLAGS = -O2
endif

这可以根据变量 DEBUG 的值来设置不同的编译选项。

Makefile内置函数

在 Makefile 中，OFILES = $(CFILES:.c=.o) 是一个常用的语法，用于将变量 CFILES 中的每个 .c 文件名替换为对应的 .o 文件名。这种语法是 Makefile 特有的，称为替换引用。

替换引用的语法

$(VAR:A=B)

VAR 是变量名。
A 是要被替换的字符串。
B 是替换后的字符串。

假设 CFILES 的值为：

CFILES = main.c utils.c

那么执行以下替换操作后：

OFILES = $(CFILES:.c=.o)

OFILES 的值将变为：

OFILES = main.o utils.o

替换引用是 patsubst 函数的一个简化形式。patsubst 函数的功能更强大，可以处理更复杂的模式匹配和替换。例如：

OFILES = $(patsubst %.c,%.o,$(CFILES))

这与 OFILES = $(CFILES:.c=.o) 的效果完全相同。

1. `wildcard` 函数

功能：匹配文件名模式，并返回匹配的文件列表。
语法：$(wildcard pattern)
示例：
```
CFILES = $(wildcard *.c)
```
这会将当前目录下所有以 .c 结尾的文件名赋值给 CFILES。

2. `patsubst` 函数

功能：模式替换，将符合模式的字符串替换为指定的字符串。
语法：$(patsubst PATTERN,REPLACEMENT,TEXT)
示例：
```
OFILES = $(patsubst %.c,%.o,$(CFILES))
```
这会将 CFILES 中的每个 .c 文件名替换为 .o。

3. `addprefix` 函数

功能：给列表中的每个元素添加前缀。
语法：$(addprefix PREFIX,NAMES)

示例：

SRC_FILES = file1.c file2.c
ALL_FILES = $(addprefix src/,$(SRC_FILES))

这会将 SRC_FILES 中的每个文件名添加前缀 src/。

4. `addsuffix` 函数

功能：给列表中的每个元素添加后缀。
语法：$(addsuffix SUFFIX,NAMES)

示例：

FILES = file1 file2
OBJ_FILES = $(addsuffix .o,$(FILES))

这会将 FILES 中的每个文件名添加后缀 .o。

5. `basename` 函数

功能：去掉文件名中的后缀。
语法：$(basename NAMES)
示例：
```
OBJS = ./build/main.o ./build/func.o
BASE_OBJS = $(basename $(OBJS))
```
这会将 OBJS 中的每个文件名去掉后缀，结果为 ./build/main ./build/func。

6. `dir` 函数

功能：获取文件名中的目录部分。
语法：$(dir NAMES)
示例：
```
OBJS = ./build/main.o ./build/func.o
DIR_OBJS = $(dir $(OBJS))
```
这会将 OBJS 中的每个文件名的目录部分提取出来，结果为 ./build/ ./build/。

7. `notdir` 函数

功能：获取文件名中的非目录部分。
语法：$(notdir NAMES)
示例：
```
OBJS = ./build/main.o ./build/func.o
NOTDIR_OBJS = $(notdir $(OBJS))
```
这会将 OBJS 中的每个文件名的非目录部分提取出来，结果为 main.o func.o。

8. `shell` 函数

功能：执行 Shell 命令，并返回其输出结果。
语法：$(shell command)
示例：
```
CURRENT_TIME := $(shell date)
```
这会将 date 命令的输出结果赋值给 CURRENT_TIME。

作业

解释CFILES = $(wildcard *.c )是什么意思?

回答：

wildcard 函数：wildcard 是 Makefile 中的一个内置函数，用于匹配符合特定模式的文件名。它的语法是 $(wildcard pattern)，其中 pattern 是一个文件名模式，可以包含通配符 * 和 ?。

所以这行的意思是将当前目录下所有的.c文件名列表赋值给变量CFILES

解释下列语句

.c.o :  
	$(CC) -c $<

在 Makefile 中，.c.o 是一个模式规则，用于定义如何从 .c 文件生成 .o 文件。具体来说，.c.o 规则告诉 make 如何将一个 .c 文件编译成对应的 .o 文件。

**.c.o**：这是一个模式规则，表示从 .c 文件生成 .o 文件。

**$(CC)**：这是编译器变量，默认值通常是 gcc 或 g++。

**-c**：这是编译器选项，表示只编译源文件，生成目标文件，但不进行链接。

**$<**：这是自动变量，表示依赖列表中的第一个依赖文件。在这个规则中，$< 表示 .c 文件。

**$@**：这是自动变量，表示目标文件。在这个规则中，$@ 表示 .o 文件。

2.库文件的区别及用途

.o 文件（目标文件）

定义：.o 文件是编译器将源代码文件（如 .c 或 .cpp）编译后生成的目标文件。它包含了编译后的机器代码和符号信息，但尚未被链接成可执行文件。
用途：.o 文件是编译过程中的中间产物，通常用于多文件项目。在链接阶段，多个 .o 文件会被链接器组合成一个可执行文件。
生成方法：
```
gcc -c hello.c -o hello.o
```
这条命令将 hello.c 编译成 hello.o 文件。

.a 文件（静态库）

定义：.a 文件是静态链接库文件，也称为归档文件。它是一组目标文件（.o 文件）的集合，通常包含多个函数和变量的实现。
用途：静态库在程序编译时被链接到目标程序中，程序运行时不再需要该静态库。它适用于需要将库代码直接嵌入到可执行文件中的场景。
生成方法：
```
ar rcs libmyhello.a hello.o
```
这条命令将 hello.o 文件打包成静态库 libmyhello.a。
使用方法：
```
gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
```
这条命令将 main.c 与静态库 libmyhello.a 链接，生成可执行文件 hello。

.so 文件（共享库）

定义：.so 文件是共享对象文件（Shared Object），也称为动态链接库。它是一种在程序运行时动态加载的库文件，可以被多个程序共享使用。
用途：共享库在程序运行时被动态加载，减少了程序的体积，提高了代码的复用性。它适用于需要在运行时动态加载和更新库的场景。
生成方法：
```
gcc -shared -fPIC -o libmyhello.so hello.o
```
这条命令将 hello.o 文件编译成共享库 libmyhello.so。
使用方法：
```
gcc -o hello main.c -L. -lmyhello
```
这条命令将 main.c 与共享库 libmyhello.so 链接，生成可执行文件 hello。运行时，需要确保共享库在系统的库路径中，或者通过设置 LD_LIBRARY_PATH 环境变量来指定库路径。

总结

.o 文件：编译后的目标文件，用于链接阶段。
.a 文件：静态链接库，编译时链接到目标程序中。
.so 文件：共享库，运行时动态加载。