Linux高效编程与实战：自动化构建工具“make/Makefile”和第一个系统程序——进度条
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引言：
前面的文章我们已经讲了如何用gcc/g++编译器来编译代码，让我们的程序运行起来。今天我们再来分享一个自动化构建工具——make/Makefile，让我们从此可以一键化编译代码。然后实战完成第一个Linux系统程序——进度条。
目录
引言：
一、什么是自动化构建？
1.1、make/Makefile基本使用
1.2、依赖关系与依赖方法
1.3、总被执行与ACM时间
1.4、Makefile文件的迭代
1.5、完成一个小而美的Makefile
二、系统程序——进度条
2.1、回车与换行
2.2、倒计时
2.3、进度条
进阶版本：与资源下载绑定
一、什么是自动化构建？
回顾前面我们使用gcc/g++编译代码的过程。
过来过去就这么几句指令：
编译：gcc -c code.c -o code.o / g++ -c code.cpp -o code.o
链接：gcc code.o -o code
运行：./code
这指令每次重复的写 还长。
而且很多时候源文件都不止几个。
这时候编链接的过程就会效率很低。
你要是一个一个的编译。
那能不能把这些重复的指令给他精简一下。
于是就有了自动化构建。
说人话就是：自动执行这些规则，以高效、可重复的方式生成目标文件。
只要你写好一个Makefile。
make指令一键就可以完成编译。
那接下来我们就开始写这个Makefile。
1.1、make/Makefile基本使用
首先：
make是一个指令；
Makefile是一个文件。
我先写一个简单的Makefile让大家见一见。
在当前目录下创建一个Makefile文件和一个code.c文件：
// 指令：
touch Makefile
touch code.c然后在code.c中写一段简单的代码原来测试运行：
#include<stdio.h>
int main()
{printf("hello Linux!\n"); return 0;
}
最后在Makefile中写好需要自动执行的指令：
code:code.c # -----------依赖关系gcc -o code code.c # -------依赖方法PHONY:clean
clean: # --------依赖关系rm -f code # -------依赖方法
测试：
// 编译指令： make
// 运行指令： ./code
// 清理指令： make clean
看到这里：
可这是什么东西看不懂呀。
那接下来我就把这个东西给大家拆开了讲讲。
1.2、依赖关系与依赖方法
是的编译怎么还和依赖扯上关系了。
以下就是我们写的Makefile文件的内容：
code:code.c 就是依赖关系。
即编译形成一个可执行程序code得依赖源文件code.c。
gcc -o code code.c 就是依赖方法。
即code.c 编译成可执行程序code依赖这句指令。
那这这句指令当然而然就是依赖的方法喽。
现在是不是 
一切都是那么的自然。
那么 clean 清理可执行程序我也懂了。
我们修改完代码重新编译那旧的肯定就要清理掉。
而清理就是删除文件理所应当依赖 rm 指令。
孺子可教也。
那这个 PHONY：clean你猜一下是干啥的。
猜不出来就看下面。
注意一点细节：依赖方法前面的空格可是有讲究的。
必须以Tab键默认的空格数开头。
1.3、总被执行与ACM时间
你先试试这个呢：连续执行两次 make 指令。
这坑今天我先帮你踩了。
再试试make clean呢！
看出来没有：
即当我们在clean 前面加上PHONY：后make clean就可以总被执行了。
那为什么只在clean前面加呢？
因为clean是一个伪目标（即它不是生成具体文件的目标，而是执行清理动作的命令集合）。
加上PHONY：只是为了保证clean可以总被执行。
而对于编译：
编译器默认对老代码不做编译。
所以你连续make就会报错。
可是编译器又怎么知道我是不是老代码呢？
这就和我们之前提过的ACM时间（文件属性）扯上关系了。
我们可以通过 stat 指令来查看文件详细信息：
【Access Time 】：文件最后一次被访问（读取）的时间。
【Modify Time】：文件内容最后一次被修改的时间。
【Change Time 】：文件元数据（如权限）最后一次被修改的时间。
这里编译器主要是根据文件的Modify 时间来判断的。
因为只要你修改文件内容就会改变Modify时间。
1.4、Makefile文件的迭代
这里我们继续引入几个东西。
Makefile文件中注释时采用 ：#
1）变量
这个变量有点类似于我们给某个变量重命名。
# ------------------Makefile文件----------------------------
# 定义变量
BIN=code
SRC=code.c
CC=gcc
RM=rm -f
FLAGS=-o$(BIN):$(SRC)$(CC) $(SRC) $(FLAGS) $(BIN).PHONY:clean
clean:$(RM) $(BIN)
即相当于我们用一个变量代表我们编译过程中的文件，选项和指令等。
这样更加灵活。
注意：在引用这些变量时需要用一个 $(变量)
2）$@ 和 $^
$@ 相当于$(BIN)，即指代可执行程序文件。
$^ 相当于 $(SRC)，即指代源文件。
# -------------------------Makefile文件----------------------------
# 定义变量
BIN=code
SRC=code.c
CC=gcc
RM=rm -f
FLAGS=-o$(BIN):$(SRC)$(CC) $(FLAGS) $@ $^ # $@---code; $^----code.c.PHONY:clean
clean:$(RM) $(BIN)
3）@
每次当我们make 或make clean 时。
就会把Makefile文件中相关的指令打印出来。
如果你不想让这些指令被打印到屏幕上。
就可以在依赖方法的前面加上一个 @ 符号。
4）多文件编译
这也是我们最常见的场景。
那怎么实现多文件的自动化编译呢？
这里就得提到一个我们平时编译的一个习惯：
我们推荐都是先将源文件编译成目标文件。
然后统一将目标文件与动态库进行链接。
a. 我们首先得引入将源文件编译成目标文件的选项：-c ；
b. 定义目标文件的变量：OBJ；
b. 然后需要自动将源文件编译为目标文件；
需要用到几个新的写法：
（1）重新定义变量SRC和OBJ
// 源文件 // 两个中任选一个即可 SRC = $(shell ls *.c) SRC = $(wildcard *.c)// 目标文件 OBJ = $(SRC: .c = .o)（2）编译过程
%.o : %.c$(CC) $(FLAGS) $<%.o : %.c：表示将当前路径下的所有的 .o与 .c 文件展开。
$< ：指代源文件。
这样便可以将当前路径下所有源文件逐个编译为对应的目标文件。
# 定义变量
BIN=code
#SRC=$(shell ls *.c) # 显示当前命令下所有 .c 后缀的文件（两种写法）
SRC=$(wildcard *.c)
OBJ=$(SRC:.c=.o) # SRC 内部的文件以.c为后缀的全部转为同名以.o为后缀的文件
CC=gcc
LFLAGS=-o
FLAGS=-c
RM=rm -f$(BIN):$(OBJ)@$(CC) $(LFLAGS) $@ $^ # $@---code; $^---code.o，即将code.o 编译为 code（可执行程序）# 将多个源文件编译为对应的目标文件
%.o:%.c @$(CC) $(FLAGS) $< .PHONY:clean
clean:@$(RM) $(OBJ) $(BIN)1.5、完成一个小而美的Makefile
我们最后可以再给我们的Makefile再加上一些提示信息：
如编译后可以打印出将xxx.c编译成了xxx.o 。
链接后可以打印出将xxx.o xxx.o链接成了xxx 。
于是我们就得到了最终一个小而美的Makefile:
# 最终版本:支持多文件同时进行编译，即将多个目标文件进行链接
# 定义变量
BIN=code
SRC=$(wildcard *.c)
OBJ=$(SRC:.c=.o) # SRC 内部的文件以.c为后缀的全部转为同名以.o为后缀的文件
CC=gcc
LFLAGS=-o
FLAGS=-c
RM=rm -f$(BIN):$(OBJ)@$(CC) $(LFLAGS) $@ $^ # $@---code; $^---code.o，即将code.o 编译为 code（可执行程序）@echo "Linking ------ $^ to $@"%.o:%.c # 将多个源文件编译为对应的目标文件@$(CC) $(FLAGS) $< # @echo "Compling ------ $< to $@".PHONY:clean
clean:@$(RM) $(OBJ) $(BIN)@echo "remove ------ $(OBJ) $(BIN)"老铁们 
哈哈哈！！！
二、系统程序——进度条
2.1、回车与换行
回车：让光标回到但前行的最开始处。
换行：将光标切换到下一行最开始处。
你说这个谁不知道啊！
可是你讲这个跟进度条有什么关系。
我们今天要实现的进度条。
就是通过让一个字符串在同一行上面不断覆盖来完成的。
这样说确实有点抽象。
实际就是先打印一个长度为1的字符串，
然后让字符串长度增加到2 。
再次打印时覆盖原来长度为1 的字符串。
循环100次...
那么不就相当于一个动态进度条嘛。
而我们要覆盖打印就要用到回车。
如果换行你不就扯呢嘛。
我们先用一个打印倒计时来练练手！
2.2、倒计时
直接上代码：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h> // sleep()函数头文件
int main()
{int i = 0;for(i = 10;i >= 0;i--){printf("%-2d\r",i); // -2d表示打印宽带为2且左对齐sleep(1);}return 0;}
但我们运行后发现什么也没有。
这是为什么？
要知道我们打印东西时。
数据现在一个叫缓冲区的地方暂存着。
以前我们打印时结尾会加一个换行\n。
而 \n 能够刷新缓冲区让我们打印出想要打印的内容。
回车 \r 则不会刷新缓冲区。
所以就无法将数据打印到屏幕上。
这时候我们就可以用一个函数 fflush()来强制刷新缓冲区。
查手册可知：man 3 fflush
fflush函数需要一个FILE*类型的参数。
我们需要将数据打印到屏幕，所以这里的stream（流）就应该是stdout（标准输出流）。
改进代码：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h> // sleep()函数头文件
int main()
{int i = 0;for(i = 10;i >= 0;i--){printf("%-2d\r",i); // -2d表示打印宽带为2且左对齐fflush(stdout); // 强制刷新缓冲区sleep(1); // 休眠1秒，便于观察}printf("\n"); // 最后换行return 0;}
2.3、进度条
1）我们通过改变字符串长度并覆盖打印来模拟进度条；
2）实时显示进度条的进度；
3）用光标旋转来模拟进度条的工作状态。
代码如下：
#define N 101 // --------字符串总长，加上\0共101
#define CH '#' // ---------显示字符为'#'
void process_v1()
{ char buffer[N]; // 定义一个字符数组来显示进度条 memset(buffer,0,sizeof(buffer)); // 将数组内容初始化为全0char lable[] ={"|/-\\"}; // 定义lable数组来显示进度条的工作状态int len = strlen(lable);int cnt = 0; // ----------- 计数器，表示当前的进度while(cnt<=100) { // \r---回车，保证光标每次都能回到起始位置 printf("[%-100s][%d%%][%c]\r",buffer,cnt,lable[cnt % len]); fflush(stdout); // 刷新缓冲区，将缓冲区的内容输出到显示器 buffer[cnt]=CH; // 每次向buffer数组写入一个 '#'，代表进度加1cnt++; // 计数器++ usleep(100000); //休眠100微秒 } printf("\n"); // 换行同时刷新缓冲区
}
效果如下：
进阶版本：与资源下载绑定
头文件：process.h
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<unistd.h> void test(); // 函数声明 void process_v1(); // 函数声明process.c文件
#include"process.h"#define N 101 #define TYPE '#'void process_v2(double current, double total) {char buffer[N];memset(buffer,0,sizeof(buffer));char lable[]="|/-\\";int len = strlen(lable);int num = (int)(current*100 / total);int i = 0;for(i = 0; i < num; i++){buffer[i]=TYPE; // 初始化字符数组} static int cnt = 0; double rate = current*100 / total; printf("[%-100s][%.2lf%%][%c]\r",buffer, rate, lable[cnt % len]);cnt++; fflush(stdout); }main.c文件
#include"process.h"void process_v2(double current, double total); // 函数声明 typedef void(*Fflush)(double,double); // 函数指针#define total 1024.0 // 资源的大小 #define speed 1.0 // 网速void download(Fflush process) {double current = 0;while(current <= total){process(current, total);usleep(1000); // 模拟下载 current += speed; // 更新current，代表已经下载的资源}printf("资源已下载完毕，共%.2lf\n",current); } int main() { download(process_v2);printf("\n");return 0; }
