Makefile 初探[1]

[入库:2005年9月19日] [更新:2007年3月24日]

本文简介:

Makefile 初探

Makefile 初探


原文出自:http://www.linuxforum.net
作者:jkl

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Makefile 初探
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Linux的内核配置文件有两个,一个是隐含的.config文件,嵌入到主Makefile中;另一个是 include/linux/autoconf.h,嵌入到各个c源文件中,它们由make config、make menuconfig、make xconfig这些过程创建。几乎所有的源文件都会通过linux/config.h而嵌入autoconf.h,如果按照通常方法建立文件依赖关系 (.depend),只要更新过autoconf.h,就会造成所有源代码的重新编绎。

为了优化make过程,减少不必要的重新编绎,Linux开发了专用的mkdep工具,用它来取代gcc来生成.depend文件。mkdep在 处理源文件时,忽略linux/config.h这样的头文件,识别源文件宏指令中具有"CONFIG_"特征的行。例如,如果有"#ifdef CONFIG_SMP"这样的行,它就会在.depend文件中输出$(wildcard /usr/src/linux/include/config/smp.h)。

include/config/下的文件是另一个工具split-include从autoconf.h中生成,它利用autoconf.h中的 CONFIG_标记,生成与mkdep相对应的文件。例如,如果autoconf.h中有"#undef CONFIG_SMP"这一行,它就生成include/config/smp.h文件,内容为"#undef CONFIG_SMP"。这些文件名只在.depend文件中出现,内核源文件是不会嵌入它们的。每配置一次内核,运行split-include一次。 split-include会检查旧的子文件的内容,确定是不是要更新它们。这样,不管autoconf.h修改日期如何,只要其配置不变,make就不 会重新编绎内核。

如果系统的编绎选项发生了变化,Linux也能进行增量编绎。为了做到这一点,make每编绎一个源文件时生成一个flags文件。例如编绎 sched.c时,会在相同的目录下生成隐含的.sched.o.flags文件。它是Makefile的一个片断,当make进入某个子目录编绎时,会 搜索其中的flags文件,将它们嵌入到Makefile中。这些flags代码测试当前的编绎选项与原来的是不是相同,如果相同,就将自已对应的目标文 件加入FILES_FLAGS_UP_TO_DATE列表,然后,系统从编绎对象表中删除它们,得到FILES_FLAGS_CHANGED列表,最后, 将它们设为目标进行更新。

下一步准备逐步深入的剖析Makefile代码。

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Makefile解读之二: sub-make
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Linux各级内核源代码的子目录下都有Makefile,大多数Makefile要嵌入主目录下的Rule.make,Rule.make将识 别各个Makefile中所定义的一些变量。变量obj-y表示需要编绎到内核中的目标文件名集合,定义O_TARGET表示将obj-y连接为一个 O_TARGET名称的目标文件,定义L_TARGET表示将obj-y合并为一个L_TARGET名称的库文件。同样obj-m表示需要编绎成模块的目 标文件名集合。如果还需进行子目录make,则需要定义subdir-y和subdir-m。在Makefile中,用"obj-$ (CONFIG_BINFMT_ELF) += binfmt_elf.o"和"subdir-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2"这种形式自动为obj-y、obj-m、subdir-y、subdir-m添加文件名。有时,情况没有这么单纯,还需要使用条件语句个别对 待。Makefile中还有其它一些变量,如mod-subdirs定义了subdir-m以外的所有模块子目录。

Rules.make是如何使make进入子目录的呢? 先来看subdir-y是如何处理的,在Rules.make中,先对subdir-y中的每一个文件名加上前缀"_subdir_"再进行排序生成 subdir-list集合,再以它作为目标集,对其中每一个目标产生一个子make,同时将目标名的前缀去掉得到子目录名,作为子make的起始目录参 数。subdir-m与subdir-y类似,但情况稍微复杂一些。由于subdir-y中可能有模块定义,因此利用mod-subdirs变量将 subdir-y中模块目录提取出来,再与subdir-m合成一个大的MOD_SUB_DIRS集合。subdir-m的目标所用的前缀是 "_modsubdir_"。

一点说明,子目录中的Makefile与Rules.make都没有嵌入.config文件,它是通过主Makefile向下传递 MAKEFILES变量完成的。MAKEFILES是make自已识别的一个变量,在执行新的Makefile之前,make会首先加载 MAKEFILES所指的文件。在主Makefile中它即指向.config。


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Makefile解读之三: 模块的版本化处理
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模块的版本化是内核与模块接口之间进行严格类型匹配的一种方法。当内核配置了CONFIG_MODVERSIONS之后,make dep操作会在include/linux/modules/目录下为各级Makefile中export-objs变量所对应的源文件生成扩展名为. ver的文件。

例如对于kernel/ksyms.c,make用以下命令生成对应的ksyms.ver:

gcc -E -D__KERNEL__ -D__GENKSYMS__ ksyms.c | /sbin/genksyms -k 2.4.1 > ksyms.ver

-D__GENKSYMS__的作用是使ksyms.c中的EXPORT_SYMBOL宏不进行扩展。genksyms命令识别EXPORT_SYMBOL()中的函数名和对应的原型,再根据其原型计算出该函数的版本号。

例如ksyms.c中有一行:
EXPORT_SYMBOL(kmalloc);
kmalloc原型是:
void *kmalloc(size_t, int);
genksyms程序对应的输出为:
#define __ver_kmalloc 93d4cfe6
#define kmalloc _set_ver(kmalloc)
在内核符号表和模块中,kmalloc将变成kmalloc_R93d4cfe6。

在生成完所有的.ver文件后,make将重建include/linux/modversions.h文件,它包含一系列#include指令 行嵌入各个.ver文件。在编绎内核本身export-objs中的文件时,make会增加一个"-DEXPORT_SYMTAB"编绎标志,它使源文件 嵌入modversions.h文件,将EXPORT_SYMBOL宏展开中的函数名字符串进行版本名扩展;同时,它也定义_set_ver()宏为一空 操作,使代码中的函数名不受其影响。
在编绎模块时,make会增加"-include=linux/modversion.h -DMODVERSIONS"编绎标志,使模块中代码的函数名得到相应版本扩展。

由于生成.ver文件比较费时,make还为每个.ver创建了一个后缀为.stamp时戳文件。在make dep时,如果其.stamp文件比源文件旧才重新生成.ver文件,否则只是更新.stamp文件时戳。另外,在生成.ver和 modversions.h文件时,make都会比较新文件和旧文件的内容,保持它们修改时间为最旧。



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Makefile解读之四: Rules.make的注释
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代码:

#
# This file contains rules which are shared between multiple Makefiles.
#

#
# False targets.
#
#
.PHONY: dummy

#
# Special variables which should not be exported
#
# 取消这些变量通过环境向make子进程传递。
unexport EXTRA_AFLAGS   # as 的开关
unexport EXTRA_CFLAGS   # cc 的开关
unexport EXTRA_LDFLAGS    # ld 的开关
unexport EXTRA_ARFLAGS   # ar 的开关
unexport SUBDIRS   #
unexport SUB_DIRS   # 编绎内核需进入的子目录,等于subdir-y
unexport ALL_SUB_DIRS   # 所有的子目录
unexport MOD_SUB_DIRS   # 编绎模块需进入的子目录
unexport O_TARGET   # ld合并的输出对象
unexport ALL_MOBJS   # 所有的模块名

unexport obj-y      # 编绎成内核的文件集
unexport obj-m      # 编绎成模块的文件集
unexport obj-n      #
unexport obj-      #
unexport export-objs   # 需进行版本处理的文件集
unexport subdir-y   # 编绎内核所需进入的子目录
unexport subdir-m   # 编绎模块所需进入的子目录
unexport subdir-n
unexport subdir-

#
# Get things started.
#
first_rule: sub_dirs
   $(MAKE) all_targets

# 在内核编绎子目录中过滤出可以作为模块的子目录。
both-m          := $(filter $(mod-subdirs), $(subdir-y))
SUB_DIRS   := $(subdir-y)
# 求出总模块子目录
MOD_SUB_DIRS   := $(sort $(subdir-m) $(both-m))
# 求出总子目录
ALL_SUB_DIRS   := $(sort $(subdir-y) $(subdir-m) $(subdir-n) $(subdir-))


#
# Common rules
#
# 将c文件编绎成汇编文件的规则,$@为目标对象。
%.s: %.c
   $(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -S $< -o $@
# 将c文件生成预处理文件的规则。
%.i: %.c
   $(CPP) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) $< > $@
# 将c文件编绎成目标文件的规则,$<为第一个所依赖的对象;
#
在目标文件的目录下生成flags文件,strip删除多余的空格,subst将逗号替换成冒号

%.o: %.c
   $(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -c -o $@ $<
   @ (
       echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS)
$(CFLAGS_$@))),$$(strip $$(subst $$(comma),:,$$(CFLAGS) $$(EXTRA_CFLAGS)
$$(CFLAGS_$@))))' ;
       echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ;
       echo 'endif'
   ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags
# 汇编文件生成目标文件的规则。
%.o: %.s
   $(AS) $(AFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) -o $@ $<

# Old makefiles define their own rules for compiling .S files,
# but these standard rules are available for any Makefile that
# wants to use them.  Our plan is to incrementally convert all
# the Makefiles to these standard rules.  -- rmk, mec

ifdef USE_STANDARD_AS_RULE
# 汇编文件生成预处理文件的标准规则。
%.s: %.S
   $(CPP) $(AFLAGS) $(EXTRA_AFLAGS) $(AFLAGS_$@) $< > $@
# 汇编文件生成目标文件的标准规则。
%.o: %.S
   $(CC) $(AFLAGS) $(EXTRA_AFLAGS) $(AFLAGS_$@) -c -o $@ $<

endif
# c文件生成调试列表文件的规则,$*扩展为目标的主文件名。
%.lst: %.c
   $(CC) $(CFLAGS) $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS_$@) -g -c -o $*.o $<
   $(TOPDIR)/scripts/makelst $* $(TOPDIR) $(OBJDUMP)
#
#
#
all_targets: $(O_TARGET) $(L_TARGET)

#
# Rule to compile a set of .o files into one .o file
#
ifdef O_TARGET
$(O_TARGET): $(obj-y)
   rm -f $@
# $^扩展为全部依赖对象,如果obj-y为空就生成一个同名空的库文件。
    ifneq "$(strip $(obj-y))" ""
   $(LD) $(EXTRA_LDFLAGS) -r -o $@ $(filter $(obj-y), $^)
    else
   $(AR) rcs $@
    endif
# 生成flags文件的shell语句。
   @ (
       echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(EXTRA_LDFLAGS)
$(obj-y))),$$(strip $$(subst $$(comma),:,$$(EXTRA_LDFLAGS) $$(obj-y))))' ;

       echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ;
       echo 'endif'
   ) > $(dir $@)/.$(notdir $@).flags
endif # O_TARGET

#
# Rule to compile a set of .o files into one .a file
#
# 将obj-y组合成库L_TARGET的方法。
ifdef L_TARGET
$(L_TARGET): $(obj-y)
   rm -f $@
   $(AR) $(EXTRA_ARFLAGS) rcs $@ $(obj-y)
   @ (
       echo 'ifeq ($(strip $(subst $(comma),:,$(EXTRA_ARFLAGS)
$(obj-y))),$$(strip $$(subst $$(comma),:,$$(EXTRA_ARFLAGS) $$(obj-y))))' ;

       echo 'FILES_FLAGS_UP_TO_DATE += $@' ;
       echo 'endif'

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