makefile 和程序源文件中的 #include 宏到底什麼關係？

01-05

最近開始對makefile感興趣，但是讓我感到困惑的是makefile和#include之間有什麼聯繫嗎？#include本身不是已經可以描述文件直接的依賴關係了嗎？既然如此為什麼還需要makefile?還有，使用makefile還需要在源文件里寫入#include宏嗎？兩者間有什麼關係？

有人抱怨術語多：這個答案有四個術語：dependency, impact, description, solver。

Dependency + Change 產生 Impact。Solver 根據 Description 來決定因果。

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

首先糾正 @李遙的一個錯誤：makefile 不是 dependency solver，它是 dependency description。在 make 命令實際運行的時候，make 根據 makefile 的 dependency description，源文件和目標文件的時間戳，這兩者來決定如何重新編譯哪些文件。make 是一個 impact solver，輸入是 dependency description 和文件的更新時間，輸出是最小化的運行命令來實施 impact。

#include 從機制上說，只是一種內容的拷貝，比 makefile 低級，但是它又承載了一種 dependency 信息，所以邏輯上也算一種 dependency description。但是這種表示和 makefile 的表示並不兼容。所以寫 makefile 的時候，需要把 #include 表示的 dependency 重新寫成等價的 makefile rule。這個工作可以被自動化，mkdep 就是自動化這個過程的。

#include 作為一種 dependency description，它的 impact 有兩方面。一是 header 文件被修改時，包含它的文件要被重新編譯。二是包含 header 文件的文件要知道 header 文件的內容。前者的 impact solver 是 make（所以需要手工編寫 makefile 或者用 mkdep）。後者的 impact solver 是 C-preprocessor。這兩個 impact solver 互相併不兼容。需要 #include, makefile, mkdep 來把它們結合起來。所以，makefile 和 #include 是起不同作用的。

1樓很專業了，明白的一聽就明白，不過不明白的可能還是糊塗。本答案都只針對於GNU的工具。

首先大多數人可能不了解make的工作機制到底是怎樣的，所以還是推薦的系統學習下makefile的寫法和make的工作原理。

make的工作原理分為兩個階段，推導階段和執行階段，這跟編譯過程有點類似，但是有很大區別。首先，運行make之後它會對makefile中的變數進行展開，然後根據依賴描述（編譯規則）進行依賴關係推導，推導出需要執行的編譯過程。推導原則詳見gnu的make手冊，但是這裡需要特別注意的是make對於編譯規則的推導原則其實是很簡單的，主要就是看規則描述中彼此的時間新舊的關係（時間戳的大小）。

這裡我們能夠看出來，1樓無比正確，其實make的確不是依賴關係求解器，只是依賴關係描述的執行者，你需要在makefile里明確寫出文件之間的互相依賴，才能讓make正確的按照依賴關係進行編譯。make根本不會管你編譯的是什麼文件，更不會管你編譯的文件內容何如，依賴如何。你不寫明他就不會懂。

到這裡，你會得出一個結論，難道make搞不定類似#inlcude的關係嗎？實際上make的確不是天然就能搞定的，不信你寫一個簡單的文件比如一個helloworld，裡面包含一個.h，類似這樣：

helloworld.h

#define HELLOWORLD "hello world"

helloworld.c

#include & #include "helloworld.h"

int main(void) { printf("%s", HELLOWORLD); return 0; }

然後用這個makefile去編譯它：

Makefile

all: helloworld

helloworld: helloworld.c gcc -o helloworld helloworld.c

第一次執行make，gcc編譯出helloworld，沒任何問題，在運行一次make，我們沒改什麼所以make告訴你不用幹啥。關鍵點來了，現在修改或者touch一下helloworld.h文件之後運行一下make，你會發現make會告訴你還是不用幹啥。

覺得驚訝嗎，其實很正常，因為你makefile中只寫了helloworld依賴於helloworld.c跟helloworld.h沒毛關係makefile當然不會管helloworld,h死活。請記住，make不會求解任何編譯層面的依賴問題，他沒有這個能力。

把Makefile改成這樣才能達到我們的預期

helloworld: helloworld.c helloworld.h gcc -o helloworld helloworld.c

到這裡你可能有疑問，那項目裡面這麼多頭文件的互相依賴，make都是怎麼搞定的呢？答案這裡不詳細揭曉，推薦大家去仔細學學makefile。有兩點提示，首先這個功能依賴於編譯器，gcc的-M -MM -MD就是專門給make解決這個問題定製的選項，其次，makefile中自己也有include命令。

所以記住兩點，首先make不解決依賴問題，它只執行依賴。第二，編譯器才有能力解決依賴問題。

泛Make系統（含CMake、NMake、Ant等）是依賴關係求解器（dependency solver）

C/C++的宏是文本處理器

簡單說，兩者完全沒有關係。makefile只是構建工具。跟具體語言沒有關係。

分層的思想吧，在makefile里只包含總的路徑，在程序里就可以包含相對路徑了，這樣既簡化了makefile，有對程序有一個提示作用。例如：makefile里加上-I$(KERNEL_DIR)/include，在程序里就可以直接包含其相對路徑下的頭文件，而不是覺得路徑，這樣移植時只修改下makefile就可以了

一樓搞的術語太多了，看了有點頭暈。

個人覺得makefile和程序中的#include沒有直接的關係，當然你可以認為#include隱含一種依賴，但這個依賴是會由makefile自行添加了，你需要人工指定，或者藉助於gcc的M/MM選項來生成depend文件（這個文件實際上也是makefile，在makefile中可以通過makefile的include函數來引入）。

建議看一下gnu make的文檔(info make，當然推薦在Emacs下閱讀，使用info查詢各種gnu程序的文檔），對這些講的很清楚。