如何创建 G++ Makefile 文件

对于各行业、各学科来说，C++ 仍然是最受欢迎的一种编程语言。这是有充分理由的。这意味着，目前存在多种可用的 C++ 工具，它们各有优缺点。其中，GNU 编译器套件 (GCC) 具有广泛的特性和能力，因此是最受欢迎的工具之一。随着这种的工具的普及，GCC 及其 C++ 专用工具，特别是标准 G++ makefile 文件，都值得深入研究。

什么是 GCC？

GCC 是 GNU Compiler Collection（GNU 编译器套件）的英文缩写。它包括适合多种软件语言的前端（在编译器领域中，前端指的是将软件语言转换成通用中间表示的组件。根据中间表示，编译器后端可以创建适合目标架构和操作系统的适当运行时工件）。GCC 最初是作为 GNU 操作系统的编译器编写而成的。

GCC 包括适用于以下方面的前端：

• C 及其 C 标准库 libc 的实现。
• C++ 及其 C++ 标准库 libstdc++ 的实现。

GCC 还适用于：Objective-C、Fortran、Ada、Go 和 D 以及这些语言的库。

GNU 系统尊重用户自由，属于 100% 免费软件。

什么是 gcc（小写）？

gcc 命令调用 GNU 编译器套件的编译器驱动程序。你会不会觉得 gcc 写错了？不，不是的。我们故意使用的小写。为什么呢？GCC 是应用程序的官方名称，而 gcc 则是关于如何在代码编写过程中调用 GNU 编译器套件。

在文件上运行 gcc 命令时，通过文件扩展名，可以判断该文件是否需要处理。默认 gcc 会判断为 C++ 源代码的文件扩展名有“.cpp”和“.cc”。gcc 还会假定“.c”文件采用 C 语言编写而成。

例如，运行 gcc -o [output_file] [input_file.c] 时，判断输入文件为 C 代码，然后用 C 编译器 (cc1) 处理编译过程。如果输入文件的扩展名为 .cpp 或 .c++，那么判断文件为 C++ 代码，然后用 C++ 编译器 (cc1plus) 处理编译过程。

为什么使用 G++？

在大部分情况下，只要编译 C++ 代码，可能就需要 C++ 编译器。你可以直接使用 g++ 进行操作。

运行 G++ 时，它会把源代码视为 C++，因此，从这方面来看，‘G++’就是‘gcc -x c++’。gcc 确实可以检测你目前是否正在编译 C++ 文件，然后按此进行编译；但是，同样地，如果你已然知晓自己正在编译 C++ 项目，那么明确要求使用 C++ 编译器也很合理。

一旦 G++ 驱动程序链接 C++ 程序，通常它会自动链接 libstdc++ 库，GCC 附带的标准 C++ 库（切记大写 GCC 与小写 gcc 程序之间的区别）。因此，从这方面来看，‘g++’ 和 ‘gcc -lstdc++’ 是相同的（还有更多信息）。

G++ 与 gcc 不同。由于 C++ 程序通常采用异常项，创建共享库或主执行文件时，G++ 可以自动添加 -shared-libgcc，这种做法是正确的（点击此处了解更多详细信息）。因此，从这方面来看，‘g++’ 等同于 ‘gcc -shared-libgcc’。

如何在 Linux/Mac/Windows 等操作系统上安装 GCC

通常 GCC 已经纳入了 Linux 发行版；不过对于其他操作系统，或者当你想安装不同的版本时，可以直接从 GNU 网站上下载。

使用 Windows 版 GCC，环境必须兼容 Linux。使用 MinGW、Cygwin 或 WSL 即可实现。

什么是 Makefile 文件？什么是 G++ Makefile 文件？

makefile 是一种包含 make 程序指令的文件。make 程序可以实现自动化的源代码文件构建过程。make 工具历史较长（首版于 1976 年发布），目前仍然使用广泛。它可以直接使用，也可以结合 CMake 等其它工具一起使用（如欲了解更多有关 CMake 的信息，你可以阅读我们的文章《利用 CMake 进行交叉编译》、《CMake 生成器》、《CMake 与 Make》、《探索有关 CMake 的讨论》和 《现代 CMake 窍门和技巧》。如欲了解（不依赖 make 的）构建工具 ninja，请阅读我们的文章《CMake 和 Ninja 组合》）。

g++ makefile 文件是一种专门的 makefile 文件，其中包含了采用 g++ 编译器编译和链接 C++ 源代码的指令。这种 makefile 文件通常包括源文件与目标可执行文件之间的依赖关系，以及需要传入 g++ 的任何编译器标记或选项。make 程序读取 makefile 文件，解释其指令，然后根据 makefile 文件中指定的依赖关系和指令，构建目标可执行文件。

如欲了解更多信息，你可以阅读我们的文章《什么是 GNU make？如何安装 GNU make？》。

如何创建 G++ Makefile 文件

主要语法规则非常简单：

targets : prerequisites

        recipe

现在我们来展开讲讲规则。

当目标是文件时，比如说，对象文件或可执行文件，如果其依赖文件存在任何变更，那么目标文件需要重新编译或重新链接。

配方文件告诉程序如何更新目标文件。此外，如果任何依赖文件本身就是目标文件，那么首先更新这些文件。

下例所示 Makefile 文件来自可靠权威来源。我们给出了一些评论。

由于所有 C 文件均包含 defs.h，如果涉及 defs.h，那么我们还需要：

1. 重新编译全部八份对象文件
2. 编译并链接，以生成可执行文件

但是，如果只涉及 command.h，那么我们可以：

1. 只需重新编译 command.o 和 files.o
2. 编译并链接，以生成可执行文件

但是，如果涉及单个.c 文件，例如 utils.c，那么：

1. 仅需重新编译 utils.o
2. 编译并链接，以生成可执行文件

需要记住的一个关键要点是：建立良好的依赖层次结构和 Makefile 文件可以节省编译时间。

使用宏

在 Makefile 文件中，宏可以用来定义变量。这些变量要么可以存储文本字符串，要么可以建立文本字符串列表。然后，在整个 Makefile 文件中，都可以使用这些变量，简化并减少构建程序所用命令中的重复利用现象。宏可以利用 = 运算符进行定义，然后用 $ 运算符引用。例如，我们可以定义一个名为“CXX”的宏，存储前往 C++ 编译器的路径，然后在整个 Makefile 文件中，例如在 $(CXX) -o program program.cpp 文件的各种命令中使用该宏。

以下所示为采用了宏的 makefile 文件：

# Makefile for C++ program 

# Compiler and flags 

CXX = g++
CXXFLAGS = -std=c++11 -Wall -O2 
# Target and dependencies 
TARGET = myprogram 
OBJS = main.o foo.o bar.o 
# Build and run 
all: $(TARGET)
    ./$(TARGET)

$(TARGET): $(OBJS)
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -o $@ $^

%.o: %.cpp
    $(CXX) $(CXXFLAGS) -c -o $@ $< 
# Cleanup 
clean:
    rm -f $(TARGET) $(OBJS)

此 Makefile 文件采用 g++ 作为编译器 (CXX = g++)，还设置了编译器标记 (CXXFLAGS = -std=c++20 -Wall -O2)。TARGET 变量设置为最终可执行文件的名称，OBJS 变量为构建程序所需的对象文件列表。

不设置参数运行 make 时，默认目标文件为所有目标文件。它取决于 TARGET，在构建后运行程序。

$(TARGET) 目标文件取决于 $(OBJS)，然后二者链接在一起，以创建最终可执行文件。%.o：%.cpp 规则是一种基于 C++ 源文件构建对象文件的匹配模式规则，clean 目标文件用于删除对象文件和最终可执行文件。

使用此 Makefile，需将其保存到名为“Makefile”的文件中（在某些系统上，名为“makefile”），然后在相同目录下运行 make。这样就可以构建程序，运行程序。要清除对象文件和最终可执行文件，运行 make clean。

如何运行 make

非常简单，只需输入：make 或 include 目标文件名称。就会看到 Makefile 并跟进完成操作。

g++ makefile 文件创建注意事项

使用宏控制编译器版本

在上例中，$(CXX) 扩展或替换为 g++。采用此变量，你可以控制所使用的编译器。建议使用更多定义，设置编译标记和链接标记，同时，通过设置包含目录的变量，控制源文件、对象文件和二进制文件，支持你的项目结构。

只编译需要编译的

Makefile 或 CMake 等构建系统可用于管理编译过程。这些系统有助于识别源文件之间的依赖关系，同时在发生变更时，只编译必要的文件。

如何加速 G++ Makefile，以节约时间和资源

方法就是：确保你已经建立了良好的依赖层级结构，且 makefile 文件能够体现出这种层次结构；确保当代码变更时，你可以尽可能减少编译工作。在这一方面，值得一提的是：C++ 模块可以引起重大变化。C++ 模块允许预编译和缓存模块接口，从而加快了编译时间。每次小变更无需重新编译和链接整个代码库，只需重新编译变更的模块及其所依赖的模块即可。这样可以大幅缩短构建时间，尤其是在包含许多依赖关系的大型代码库中。此外，C++ 模块可以在编译时解析依赖关系，对代码库中需要重构的部分进行更细化的控制，从而减少需要重新编译的代码量。

常见问题

1.什么是 GNU？

GNU（发音为“guh-noo”）是“GNU’s Not Unix!”的递归缩写，意即“GNU 并非 Unix”。

GNU 是一种使用广泛的免费开源操作系统和软件开发环境。由 Richard Stallman 于 1983 年创建而成。当时广泛使用的 Unix 操作系统开始转为专有模式，为了打破这样的局面，Richard Stallman 发起了 GNU 项目。GNU 项目的初衷是为了创建可供所有人使用的免费开源 Unix 版本。

GNU 项目已经开发了大量软件工具和实用程序，包括 GCC（GNU 编译器套件）。该套件包括适用于 C、C++、Objective-C、Fortran、Ada 等语言的各种编译器。其中最著名的 GNU 项目就是 GNU/Linux 操作系统。它是基于 Linux 内核和 GNU UserLAnd 实用程序的类 Unix 操作系统。

GNU 的理念基于四个基本的软件自由：自由运行程序，自由研究和修改程序，自由分发副本，自由分发修改版本的副本。

更多信息，请访问：https://www.gnu.org/

2.不使用 make，可以编译 C++ 吗？

是的，不使用构建工具（如 make），也可以编译 C++ 代码。其中一种常见的方法就是使用命令行编译器 g++。这种编译器是 GNU 编译器套件 (GCC) 的一部分。使用 g++ 编译 C++ 程序的基本语法如下：

g++ -o [executable_name] [source_file_name].cpp

例如，若你有一份名为“main.cpp”的 C++ 源文件，要想创建一份名为“program”的可执行文件，你可以使用以下命令：

g++ -o program main.cpp

此命令将创建一个名为“program”的可执行文件。然后你就可以在系统上运行这份 program 可执行文件。注意：‘-o’ 标记可用于指定输出文件的名称。

除了 g++ 以外，你也可以使用 clang++ 和 MSVC 等编译器，编译 C++ 代码，不必使用 make。

3.没有 g++，可以使用 Make 吗？

是的，没有 g++，也可以使用 Make。Make 是一种构建和编译软件程序的构建自动化工具。它适用于各种编程语言或编译器，不受任何限制。Make 使用 Makefile 文件，该文件包含一组描述如何构建软件的规则和依赖关系。Makefile 文件指定了构建程序需要执行的命令，而 Make 则负责按照正确的顺序执行命令。

因此，使用 Make 时，你可以搭配任何编译器，如 clang、MSVC、icc 等。在 makefile 文件中，你只需指定需要使用的编译器以及构建程序的规则即可。

例如，用 clang 构建程序，可以在 makefile 文件中指定以下内容：

CC=clang
CXX=clang++

然后，用 $(CC) 或 $(CXX) 调用 make 配方文件中的编译器。

综上所述，虽然 Make 和 g++ 经常搭配使用，但二者并不相互依赖，你可以在任何编译器中使用 Make。