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Eu estou tentando analisar o makefile abaixo. Mas eu fico sem entender como se encaixa a parte de baixo com o resto.

%.d: %.cpp
<TAB> g++ $< -MM -MT '$*.o $*.d ' -MD $(CPPFLAGS)

cria um arquivo .d que contem uma informação de tipo

   Fraction.o: Fraction.cpp Fraction.h

ou seja o arquivo a compilar com suas dependências.

Vem depois o

-include $(CPPSOURCES:.cpp=.d)

que vai incluir a linha anterior no makefile

Beleza, isso vai mostrar as dependências de todos os arquivos cpp a compilar. Mas nenhum comando é associado.

O comando de compilar vem com o target:

 %.o: %.cpp
 <TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

Como esse target se associa com o include?

Aqui o código completo:

CPPUNIT_PATH=/diretorio_onde_esta_o_cppunit
INCLUDE_DIR=$CPPUNIT_PATH)/include
LIB_DIR=$(CPPUNIT_PATH)/lib
LIBS=-lcppunit

CPPFLAGS=-I$(INCLUDE_DIR)
LDFLAGS=-L$(LIB_DIR) $(LIBS)

CPPSOURCES = $(wildcard *.cpp)

all: ftest

ftest: $(CPPSOURCES:.cpp=.o)
<TAB> g++ -o $@ $^ $(LDFLAGS)

%.o: %.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

clean
<TAB> -rm -f *.o ftest *~

remade:
<TAB> $(MAKE) clean
<TAB> $(MAKE)

-include $(CPPSOURCES:.cpp=.d)

 %.d: %.cpp
 <TAB> g++ $< -MM -MT '$*.o $*.d ' -MD $(CPPFLAGS)

1 Resposta 1

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tl;dr

  1. makefile faz a expansão de suas variáveis e comandos trabalhando com substituição de texto;
  2. arquivos incluídos podem ser gerados novamente e, nesse caso, a leitura do makefile é reiniciada;
  3. um alvo pode ter múltiplas dependências, inclusive dependências escritas em momentos distintos;
  4. makefile é mágico, as vezes até demais, e isso é confuso ;-)

Um exemplo do item 3, que indica que Fraction.o depende ao mesmo tempo de Fraction.cpp e Fraction.h:

Fraction.o: Fraction.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

Fraction.o: Fraction.cpp Fraction.h

Primeiramente, gostaria de falar que conhecia o include file do makefile, mas esse -include file me intrigou.

O include sem o traço na frente força o makefile a inserir, ipsis litteris, o conteúdo do arquivo dentro do makefile atual. Obviamente que isso gera encrenca caso o arquivo não exista (e não seja possível criá-lo), então o make explode de maneira catastrófica.

Já o -include funciona de modo quase igual ao include, a única diferença está na ausência do arquivo incluído (e na incapacidade de gerá-lo novamente também). Nesse caso, o -include passa silenciosamente sem alertar erros. Mais detalhes pode ser encontrada na documentação do Include do GNU Makefile.

Aí vamos para o mistério dos arquivos .d. Segundo nota na documentação do GNU Makefile, arquivos .d são arquivos makefile normais. Nesse caso e em casos mais mundanos, o arquivo .d é um makefile gerado dinamicamente que é atualizado sob demanda, contendo regras de dependência implícitas. Note que você colocou o jeito como ele cria esse arquivos em seu próprio exemplo:

%.d: %.cpp
<TAB> g++ $< -MM -MT '$*.o $*.d ' -MD $(CPPFLAGS)

Aqui, você está dizendo que qualquer arquivo que termine em .d pode ser gerado a partir de um arquivo de mesmo prefixo porém extensão .cpp.

Agora vem a mágica. Você precisa compilar para um arquivo objeto .o uma fonte qualquer .cpp. Eu particularmente não lembro como o makefile lida com múltiplas regras de criação, mas eu me lembro como ele lida com dependências.

Vou focar aqui apenas nos arquivo Fraction, ignorando os outros por hora.

No começo, makefile irá ler seu arquivo e expandir todas as variáveis e comandos que ele encontrar (e que for possível). Eu vou ignorar algumas variáveis que são específicas suas, como $(INCLUDE_DIR), $(LIBS) e tantas outras. Então, a primeira expansão que ele irá se preocupar é CPPSOURCES = $(wildcard *.cpp). Como estamos agora focando só no Fraction, isso irá expandir para CPPSOURCES = Fraction.cpp. Até então, não há nenhuma linha de dependência no seu makefile, apenas variáveis.

Logo em seguida, ele encontra a primeira regra: all: ftest. Então, efetivamente, o seu makefile nesse momento tem o seguinte conteúdo:

all: ftest

Um alvo .PHONY, que não será gerado um arquivo com seu nome, mas tem um identificador para ajudar na hora de realizar o build.

A próxima linha com conteúdo é ftest: $(CPPSOURCES:.cpp=.o). Note que a variável CPPSOURCES está sofrendo uma expansão em que a string .cpp é trocada pela string .o. Como seu conteúdo nesse momento é Fraction.cpp, essa expansão retorna Fraction.o. O estado atual do makefile é:

all: ftest
ftest: Fraction.o
<TAB> g++ -o $@ $^ $(LDFLAGS)

A variável especial automática $@ expande para o alvo, portanto na hora de rodar o comando ela se chamará ftest; já a variável especial automática $^ expande para todas as dependências diretas de ftest, que no nosso caso é Fraction.o; note que, ao ter mais de um arquivo .cpp, a variável CPPSOURCES irá expandir para ter mútiplas valores .o na dependência de ftest. Como elas são variáveis especiais que dependem somente do target e das dependencies, irei deixar aqui. Mais sobre variáveis automáticas na documentação do GNU Makefile

Logo em seguida, encontra-se a regra %.o: %.cpp, que transforma um arquivo .cpp em um arquivo .o.

%.o: %.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

Aqui há o uso da variável especial automática $<. Diferente da $^, somente a primeira dependência é usada. Portanto, não importa quais outras dependências haja para gerar o arquivo .o, só será substituído em $< o nome do arquivo .cpp. Assim, temos que seu arquivo agora contém 3 dependências, com duas regras de criação:

all: ftest
ftest: Fraction.o
<TAB> g++ -o $@ $^ $(LDFLAGS)

%.o: %.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

Em seguida, entram mais dois alvos .PHONY antes de chegar no -include:

all: ftest
ftest: Fraction.o
<TAB> g++ -o $@ $^ $(LDFLAGS)

%.o: %.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

clean:
<TAB> -rm -f *.o ftest *~

remade:
<TAB> $(MAKE) clean
<TAB> $(MAKE)

Aqui, então, o makefile entra na linha da inclusão dos outros arquivos de makefile. Os arquivos são dados pela expansão $(CPPSOURCES:.cpp=.d). No nosso caso, essa expansão gera Fraction.d. Então, temos que o makefile irá interpretar o seguinte comando: -include Fraction.d. Aqui as coisas ficam interessantes.

Neste caso, existem 5 alternativas possíveis:

  1. o arquivo não existe, mas existe uma regra de criação para ele;
  2. o arquivo não existe, nem tampouco há regra de criação para ele;
  3. o arquivo existe, mas há uma regra para ele indicando que ele está desatualizado;
  4. o arquivo existe, e ele está atualizado de acordo com a regra;
  5. o arquivo existe, porém não há regra para ele.

Até o momento, não é possível distinguir se o arquivo está nas alternativas 1,2 ou se está nas 2,3,4, pois não chegamos no final do arquivo e não encontramos regras de criação para ele. Vamos supor no momento que o arquivo exista, e que foi feita alguma alteração em Fraction.cpp. Nesse ponto, com essa suposição, o conteúdo do makefileé o seguinte:

all: ftest
ftest: Fraction.o
<TAB> g++ -o $@ $^ $(LDFLAGS)

%.o: %.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

clean:
<TAB> -rm -f *.o ftest *~

remade:
<TAB> $(MAKE) clean
<TAB> $(MAKE)

Fraction.o: Fraction.cpp Fraction.h

Logo em seguida, ele encontra uma regra para atualizar os arquivos .d, %.d: %.cpp. Como estamos na suposição de que o arquivo .cpp está mais atualizado do que o .d. Neste caso, os seguintes passos vão acontecer:

  1. é usada a regra de geração para Fraction.d, pois ele é um arquivo incluído e, portanto, dependência deste makefile atual;
  2. o makefile é lido novamente, do zero, desde o começo.

Se o arquivo Fraction.d não existisse a priori, ele também seguiria os mesmos passos de criar o arquivo e ler novamente o makefile. Mais você encontra na documentação do GNU Makefile.

Após o arquivo ser regerado, ele seguirá todos os passos de leitura e expansões do makefile novamente, até que finalmente ele termina no seguinte formato:

all: ftest
ftest: Fraction.o
<TAB> g++ -o $@ $^ $(LDFLAGS)

%.o: %.cpp
<TAB> g++ -c $< $(CPPFLAGS) -o $@

clean:
<TAB> -rm -f *.o ftest *~

remade:
<TAB> $(MAKE) clean
<TAB> $(MAKE)

Fraction.o: Fraction.cpp Fraction.h
%.d: %.cpp
<TAB> g++ $< -MM -MT '$*.o $*.d ' -MD $(CPPFLAGS)

Aqui, o arquivo Fraction.d está mais atualizado do que Fraction.cpp, pois acabou de ser gerado, portanto ele não precisará se preocupar novamente com a criação do Fraction.d. A partir daqui, o makefile irá executar as construções; até então ele só estava se preparando.

Estou assumindo que você não passou nenhum parâmetro e que não exista nenhum arquivo chamado all no seu diretório de trabalho (para evitar que um arquivo chamado all impeça sua compilação, leia sobre alvos.PHONY). all depende de ftest e de nada mais.

Para executar ftest, você precisa de Fraction.o.

Existe uma regra de criação implícita para Fraction.o e, além disso, também há uma outra dependência declarada para ele. Ao todo, o conjunto dependências de Fraction.o é a união das dependências declaradas; no caso, temos Fraction.o: Fraction.cpp Fraction.h e %.o: %.cpp (que expande em Fraction.o: Fraction.cpp), daí a união é Fraction.o: Fraction.cpp Fraction.h (não se aceita repetições na união). Portanto, dado que o arquivo Fraction.cpp ou o Fraction.h seja atualizado, o arquivo Fraction.o precisa ser gerado.

Não há regras de criação nem para Fraction.cpp nem para Fraction.h, portanto o arquivo Fraction.o já está pronto para ser gerado com o comando g++ -c Fraction.cpp $(CPPFLAGS) -o Fraction.o.

Tendo todas as suas dependências geradas, ftest está pronto para ser gerado com o comando g++ -o ftest Fraction.o $(LDFLAGS).

Após ftest ser gerado, não há mais dependência para all, portanto o alvo foi gerado com sucesso.

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