这个博客将会介绍如何编写全局的 makefile 模式匹配，用来替换默认的隐式规则。

最终你可以直接使用 make hello 来编译 hello.c 文件、hello.tex 文件等等，而不用再写更长的编译命令。

同时，你还可以自定义这里的编译器，编译选项等等，甚至增加新的模式匹配。

内置隐式规则 (Built-in Implicit rules )

实际上，你很可能已经使用过内置的隐式规则了，假如当前目录下有一个 hello.c 文件，那么你可以直接使用 make hello 来编译它，这就是一个隐式规则。

隐式规则可以自动推导出目标文件的依赖关系，比如 hello.o 依赖于 hello.c，并且可以自动推导出命令，比如 gcc -c hello.c -o hello.o。如果是 .cpp 文件，那么命令就是 g++ -c hello.cpp -o hello.o。

某些标准的方式经常用于重新制作目标文件。例如，一种常见的制作目标文件的方式是使用 C 编译器从 C 源文件制作目标文件。

隐式规则告诉 make 如何使用惯用的技术，这样当你想使用它们时，你就不必详细地指定它们。例如，有一个隐式规则用于 C 编译。文件名决定了要运行哪些隐式规则。例如，C 编译通常需要一个 .c 文件并生成一个 .o 文件。因此，当它看到这种文件名组合时，make 就会应用 C 编译的隐式规则。

内置的隐式规则在它们的配方中使用了几个变量，这样，通过改变变量的值，你可以改变隐式规则的工作方式。例如，变量 CFLAGS 控制着 C 编译的隐式规则给 C 编译器的标志。
你可以通过编写模式规则来定义自己的隐式规则。后缀规则是一种更有限的定义隐式规则的方法。模式规则更通用、更清晰，但是后缀规则是为了兼容性而保留的。
– 参见 GNU make manual – Implicit-Rules

模式规则 ( Pattern Rules )

模式匹配 (Pattern Match) 是 makefile 中的一种特殊规则，它可以匹配所有的目标文件。

你可以通过编写模式规则来定义自己的隐式规则。一个模式规则看起来像一个普通的规则，除了它的目标包含了一个 % 字符 ( 只有一个 )。目标被认为是匹配文件名的模式；% 可以匹配任何非空的子字符串，而其他字符只能匹配它们自己。前提条件同样使用 % 来显示它们的名称与目标名称的关系。

因此，模式规则 %.o : %.c 表示如何从另一个文件 stem.c 制作任何文件 stem.o。

请注意，在模式规则中使用 % 进行扩展时，会在任何变量或函数扩展之后进行，这些变量或函数扩展是在读取 makefile 时进行的。

参见 GNU make manual – Pattern-Rules

我为什么需要手动编写模式匹配

我需要手动编写隐式规则的原因很简单，我现在在windows下使用 Brecht Sanders 的 WinLibs (mingw-winlibs-llvm-ucrt-mcf), 它提供了一个 MinGW-make.exe，但是它的隐式规则有点问题。

例如，当源文件为 .c 时，它默认调用 cc,当然，我可以整个 alias 什么的，但是假如是 .cpp ，他会直接调用错误的路径。

而我平常是习惯，当我在写单文件时直接手动写个 make hello，而不是写更长的编译命令。

而且，make 自带的隐式规则是不支持 latex 的，所以我需要自己编写一个隐式规则来支持 latex。

makefile 的具体内容

! 请不要直接复制这个 makefile，或者至少在复制后确保你得到的 makefile 是采用的 tab 缩进，而不是空格缩进。

这非常重要，因为 makefile 的语法是依赖于 tab 缩进的，如果你使用空格缩进，那么 makefile 就会报错。

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# this file is build due to some bugs related to MinGW make
# this is a global makefile for make

CC = gcc
CFLAGS = -Wall -Wextra -pedantic -fexec-charset=GBK -g -O2 -std=c17
# CFLAGS = -Wall -Werror -Wextra -pedantic -fexec-charset=GBK -g -O2 -std=c17  

CPP = g++
CPPFLAGS = -Wall -Wextra -pedantic -fexec-charset=GBK -g -O2 -std=c++17
# CPPFLAGS = -Wall -Wextra -Werror -pedantic -fexec-charset=GBK -static-libstdc++ -g -O2 -std=c++17

PDFLATEX = pdflatex
# e.g. when type make hello, it will build hello.c
# and the output file will be hello

% : %.c
 $(CC) $(CFLAGS) -o $@ $<

# for c++ file

% : %.cpp
 $(CPP) $(CPPFLAGS) -o $@ $<

# for latex file
% : %.tex
 $(PDFLATEX) $@ $<

环境变量 MAKEFILES

现在我们有了一个全局的 makefile，但是我们还需要做一些事情，就是将这个 makefile 添加到环境变量中。

添加一个名为 MAKEFILES 的环境变量，它的值就是这个 makefile 的路径。

! 你必须用这个 MAKEFILES 这个名字，否则 make 是不会读取的。

The Variable MAKEFILES

如果环境变量 MAKEFILES 被定义了，那么 make 就会将它的值作为一个 makefile 的列表，这个列表中的每一个元素都是一个 makefile 的路径。这一点和 include 指令是一样的，make 会在这些路径中搜索这些 makefile。除此之外，make 也不会从这些 makefile 中读取默认的目标，也不会报错。

MAKEFILES 的主要用途是在递归调用 make 时进行通信。通常情况下，不应该在顶层调用 make 之前设置环境变量，因为最好不要从外部干扰 makefile。但是，如果你在没有指定 makefile 的情况下运行 make，那么 MAKEFILES 中的 makefile 可以做一些有用的事情，比如定义搜索路径。

有些用户会在登录时自动在环境中设置 MAKEFILES，并编写 makefile 以期望这样做。这是一个非常糟糕的想法，因为这样的 makefile 在其他用户运行时将无法工作。最好的办法是在 makefile 中编写显式的 include 指令。参见 Including Other Makefiles。

参加 GNU make manual – The Variable MAKEFILES

这个 makefile 的结构很简单，首先是定义了一些变量，然后是隐式规则。

通配符 ( wildcard ) 与自动变量 ( automatic variable )

% : %.c 这里的 % 是通配符 ( wildcard )，它可以匹配所有的目标文件。

参见 GNU make manual – Pattern-Match

$@ 和 $< 是自动变量 ( automatic variable )，$@ 代表了目标文件，$<` 代表了依赖文件。

$@ 和 $< 是 makefile 中的特殊符号，你可以在 GNU make manual – automatic-variables 中查看更多的特殊符号。

全局 makefile for latex

等等，你是不是还看到了一个奇怪的东西，就是最后的那个 % : %.tex，这是我为了编译 latex 文件而写的，因为我不想每次都写 pdflatex hello.tex hello.pdf。

添加了这个隐式规则之后，我就可以直接使用 make hello 来编译 hello.tex 文件了，是不是很方便。

这也暗示了一种使用方法，你可以根据自己的需求，编写自己的隐式规则，让你的全局 makefile 更加强大。

关于 latex 这里的灵感，是来自于 Stackoverflow – is-there-a-way-to-define-global-makefile-implicit-rules。

最终效果

其实，这里并不算是隐式规则了，而是我们编写了一个全局的模式规则，这个模式规则可以匹配所有的目标文件。

不过，就效果而言，它和隐式规则是一样的，你可以直接使用 make hello 来编译 hello.c 文件。

同时，这样的好处是，你可以在全局 makefile 中定义一些全局的变量，比如编译器，编译选项等等。

你甚至还可以定义自己的规则，比如编译 latex 文件等。

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$ make hello
gcc -Wall -Wextra -pedantic -fexec-charset=GBK -g -O2 -std=c17 -o hello hello.c

实际上，这种做法是完全符合官方的遇见的

You can override a built-in implicit rule (or one you have defined yourself) by defining a new pattern rule with the same target and prerequisites, but a different recipe.

参见 GNU make manual – Canceling-Rules

参考资料