使用Automake和Autoconf生成Makefile

automake 所产生的 Makefile 除了可以做到程序的自动编译和链接 外,还可以用来生成各种文档(如manual pageinfo文件),可以将源代码文件包装起来以供发布。所以程序源代码所存放的目录 结构最好符合GNU的标准惯例。下面以hello.c程序生成Makefile文件作为例子。

1,在当前目录下创建一个名为hello的子目录。hello这个目录用于存放 hello.c这个程序及相关文件。新建一个源 程序文件hello.c

#include <stdio.h>


int main(int argc, char** argv)

{

          printf("Welcome to use autoconf and automake\n");

          return 0;

}


2,创建一个名为Makefile.am的文件,并输入以下内容:

AUTOMAKE_OPTIONS= foreign
bin_PROGRAMS= testp   #输出的最终可执行文件名称
testp_SOURCES= hello.c  #如果有多个文件参与编译,需要都列出

3,执行autoscan命令生成一个名为configure.scan文件:

autoscan

4,configure.scan改名为configure.in

mv configure.scan configure.in

5,打开configure.in,将该文件修改为以下内容:

AC_PREREQ(2.61)

AC_INIT(testp,1.0) #此行内容经过修改,testMakefile.ambin_PROGRAMS保持一致

AC_CONFIG_SRCDIR([testp.h])

AC_CONFIG_HEADER([config.h])

AM_INIT_AUTOMAKE(testp,1.0) #此行内容是新增加,testMakefile.ambin_PROGRAMS保持一致

 

# Checks for programs.

AC_PROG_CC


# Checks for libraries.

 

# Checks for header files.

 

# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.

 

# Checks for library functions.

 

AC_CONFIG_FILES([Makefile])

AC_OUTPUT


6.执行命令 autoheader,生成config.hconfig.h.in

7,然后执行以下两个命令,分别生成aclocal.m4configure文件:

aclocal

autoconf

8,新建四个空白文件,分别命名为NEWS,README,AUTHORS,ChangeLog

touch NEWS
touch README
touch AUTHORS
touch ChangeLog

9,执行命令“automake --add-missing”automake 会根据Makefile.am 文件产生一些文件,其中包含最重要 Makefile.in

automake --add-missing

10,最后执行“./configure”命令生成Makefile文件

./configure

11,生成Makefile文件后,就可以执行“make”命令来编译hello.c程序,从而生成可执行程序testp。生成可执行程序testp后,执行。

make

./testp

Welcome to use autoconf and automake

归纳一下这个例子的流程。

1)在存放源代码的目录下执行autoscan命令生成configure.scan文件。

2)将configure.scan文件改名为configure.in,并对其默认配置进行修改。

3)执行aclocalautoconf两个命令,分别生成aclocal.m4configure文件。

4)创建一个名为Makefile.am的文件,并输入相应的内容。

5)执行automake --add-missing,它根据Makefile.am文件,生成Makefile.in

6)执行./configure脚本文件,它根据Makefile.in文件,生成最终的Makefile文件。

通过以上步骤,在源代码所在目录下自动生成了Makefile文件。

 configure.in文件

autoconf是用来产生“configure”文件的工具。“configure”是一个Shell脚本,它可以自动设定一些编译参 数使程序能够在不同平台上进行编译。autoconf读取configure.in 文件然后产生''configure''这个Shell脚本。

configure.in 文件的内容是一系列GNU m4 的宏,这些宏经autoconf处理后会变成检查系统特性的Shell脚本。configure.in文件中宏的顺序并没有特别的规定,但是每一个configure.in 文件必须以宏AC_INIT开头,以宏AC_OUTPUT结束。一般可先用autoscan这个工具扫描原始文件以产生一个configure.scan 文件,再对configure.scan 作些修改,从而生成 configure.in 文件

configure.in 文件中一些宏的含义如下。

l    #dnl#dnl后面的内容作为注释不会被处理,它们是注释的起始标志。

l    AC_INIT(FILE):该宏用来说明源代码所在路径,如上例中的AC_INIT(hello.c),表明源代码在当前目录下,名为hello.c

l    AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE,VERSION):这个是后面运行automake命令所必需的宏,PACKAGE指明要产生软件的名称,VERSION 是其版本号。

l    AC_PROG_CC:检查系统可用的C编译器,若源代码是用C语言编写的就需要这个宏。

l     AC_OUTPUT(FILE):设置configure命令所要产生的文件。我们最终期望产生Makefile

这个文件,因此一般将其设置为AC_OUTPUT(Makefile)

在运行automake命令时,还需要一些其他的宏,这些 额外的宏由aclocal产生。执行aclocal会产生aclocal.m4文件,如果没有特别的要求,无需修 改它。用 aclocal产生的宏将会提示automake如何动作。

另一个重要的文件是Makefile.amautomake根据configure.in中的宏并在perl的帮助下把Makefile.am转成Makefile.in文件。Makefile.am 文件 定义所要产生的目标。

 Makefile.am文件

Makefile.am文件中几个预定的选项的含义如下所示。

l    AUTOMAKE_OPTIONS:它用于设置automake的选项。automake 主要是帮助开发 GNU 软件的人员来维护软件,所以在执行automake 时,会检查目录下是否存在标准GNU软件中应具备的文件,例如“NEWS”“AUTHOR”“ChangeLog”等文件。设置为foreign 时,automake 会改用一般软件的标准来进行检查。

l    bin_PROGRAMS:定义要产生的可执行程序的文件名。如果要产生多个可执行文 件,每个文件名用空白符隔开。

l    testp_SOURCES:定义“testp”这个可执行程序所需要的原始文件。如果“testp”这个程序是由多个原始文件产生的,必须把它所用到的所有原始文件 都列出来,并以空白符隔开。假设“testp” 需要“hello.c”“main.c”“hello.h”3个文件,则定义testp_SOURCES= hello.c main.c hello.h。如果 定义多个可执行文件,则对每个可执行程序都要定义相应的filename_SOURCES,其中filename为要生成的可执行程序的文件名。

编辑好Makefile.am文件后,就可以使用命令automake --add-missing生成Makefile.in。加上--add-missing这个选项是用来提示automake加入包装一个软件所必需的文件, 如果不使用该选项,automake可能会报告缺少了某些文件。automake产生出来的 Makefile.in文件是完全符合GNU Makefile规定的,只要执行 configure这个Shell脚本便可以产生合适的Makefile文件了。

 如何使用产生的Makefile文件

执行configure脚本文件所产生的Makefile文件有几个预定的选项可供使用。

l    make all:产生设定的目标,即生成所有的可执行文件。使用make也可以达到此目的。

l    make clean:删除之前编译时生成的可执行文件及目标文件(形如*.o的中间文件)。

l    make distclean:除了删除可执行文件和目标文件以外,把configure所产生的 Makefile文件也清除掉。通常在发布软件前执行该命令。

l    make install:将使用make allmake命令产生的可 执行文件以软件的形式安装到系统中。若使用bin_PROGRAMS宏,程序将会 被安装到 /usr/local/bin下,否则安装到预定义的目录下。

l    make dist:将程序和相关的文档包装为一个压缩文档以供发布。执行完该命 令,在当前目录下会产生一个名为PACKAGE-VERSION.tar.gz的文件。PACKAGE VERSION 这两个参数是来自configure.in文件中的AM_INIT_AUTOMAKE(PACKAGE,
VERSION)。如在上个例子中执行make dist命令,会产生名为“testp-1.0.tar.gz”的文件。

l    make distcheck:与make dist类似,但是加入了检查包装以后的压缩文件是否正常。





例解 autoconf automake 生成 Makefile 文件

本文介绍了在 linux 系统中,通过 Gnu autoconf automake 生成 Makefile 的方法。主要探讨了生成 Makefile 的来龙去脉及其机理,接着详细介绍了配置 Configure.in 的方法及其规则。


引子

无论是在Linux还是在Unix环境中,make都是一个非常重要的编译命令。不管是自己进行项目开发还是安装应用软件,我们都经常要用到make make install。利用make工具,我们可以将大型的开发项目分解成为多个更易于管理的模块,对于一个包括几百个源文件的应用程序,使用make makefile工具就可以轻而易举的理顺各个源文件之间纷繁复杂的相互关系。

但是如果通过查阅make的帮助文档来手工编写Makefile,对任何程序员都是一场挑战。幸而有GNU 提供的AutoconfAutomake这两套工具使得编写makefile不再是一个难题。

本文将介绍如何利用 GNU Autoconf Automake 这两套工具来协助我们自动产生 Makefile文件,并且让开发出来的软件可以像大多数源码包那样,只需"./configure", "make","make install" 就可以把程序安装到系统中。


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模拟需求

假设源文件按如下目录存放,如图1所示,运用autoconfautomake生成makefile文件。

1文件目录结构


假设src是我们源文件目录,include目录存放其他库的头文件,lib目录存放用到的库文件,然后开始按模块存放,每个模块都有一个对应的目录,模块下再分子模块,如appleorange。每个子目录下又分coreincludeshell三个目录,其中coreshell目录存放.c文件,include的存放.h文件,其他类似。

样例程序功能:基于多线程的数据读写保护(联系作者获取整个autoconfautomake生成的Makefile工程和源码,E-mailnormalnotebook@126.com)。


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工具简介

所必须的软件:autoconf/automake/m4/perl/libtool(其中libtool非必须)。

autoconf是一个用于生成可以自动地配置软件源码包,用以适应多种UNIX类系统的shell脚本工具,其中autoconf需要用到 m4,便于生成脚本。automake是一个从Makefile.am文件自动生成Makefile.in的工具。为了生成Makefile.inautomake还需用到perl,由于automake创建的发布完全遵循GNU标准,所以在创建中不需要perllibtool是一款方便生成各种程序库的工具。

目前automake支持三种目录层次:flatshallowdeep

1) flat指的是所有文件都位于同一个目录中。

就是所有源文件、头文件以及其他库文件都位于当前目录中,且没有子目录。Termutils就是这一类。

2) shallow指的是主要的源代码都储存在顶层目录,其他各个部分则储存在子目录中。

就是主要源文件在当前目录中,而其它一些实现各部分功能的源文件位于各自不同的目录。automake本身就是这一类。

3) deep指的是所有源代码都被储存在子目录中;顶层目录主要包含配置信息。

就是所有源文件及自己写的头文件位于当前目录的一个子目录中,而当前目录里没有任何源文件。 GNU cpioGNU tar就是这一类。

flat类型是最简单的,deep类型是最复杂的。不难看出,我们的模拟需求正是基于第三类deep型,也就是说我们要做挑战性的事情:)。注:我们的测试程序是基于多线程的简单程序。


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生成 Makefile 的来龙去脉

首先进入 project 目录,在该目录下运行一系列命令,创建和修改几个文件,就可以生成符合该平台的Makefile文件,操作过程如下:

1) 运行autoscan命令

2) configure.scan 文件重命名为configure.in,并修改configure.in文件

3) project目录下新建Makefile.am文件,并在coreshell目录下也新建makefile.am文件

4) project目录下新建NEWS README ChangeLog AUTHORS文件

5) /usr/share/automake-1.X/目录下的depcompcomplie文件拷贝到本目录下

6) 运行aclocal命令

7) 运行autoconf命令

8) 运行automake -a命令

9) 运行./confiugre脚本

可以通过图2看出产生Makefile的流程,如图所示:

2生成Makefile流程图



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Configure.in的八股文

当我们利用autoscan工具生成confiugre.scan文件时,我们需要将confiugre.scan重命名为confiugre.in文件。confiugre.in调用一系列autoconf宏来测试程序需要的或用到的特性是否存在,以及这些特性的功能。

下面我们就来目睹一下confiugre.scan的庐山真面目:

# Process this file with autoconf to produce a configure script.

AC_PREREQ(2.59)

AC_INIT(FULL-PACKAGE-NAME, VERSION, BUG-REPORT-ADDRESS)

AC_CONFIG_SRCDIR([config.h.in])

AC_CONFIG_HEADER([config.h])

# Checks for programs.

AC_PROG_CC

# Checks for libraries.

# FIXME: Replace `main' with a function in `-lpthread':

AC_CHECK_LIB([pthread], [main])

# Checks for header files.

# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.

# Checks for library functions.

AC_OUTPUT

每个configure.scan文件都是以AC_INIT开头,以AC_OUTPUT结束。我们不难从文件中看出confiugre.in文件的一般布局:

AC_INIT

 测试程序

 测试函数库

 测试头文件

 测试类型定义

 测试结构

 测试编译器特性

 测试库函数

 测试系统调用

AC_OUTPUT

上面的调用次序只是建议性质的,但我们还是强烈建议不要随意改变对宏调用的次序。

现在就开始修改该文件:

$mv configure.scan configure.in

$vim configure.in

修改后的结果如下:

#                                -*- Autoconf -*-

# Process this file with autoconf to produce a configure script.


AC_PREREQ(2.59)

AC_INIT(test, 1.0, normalnotebook@126.com)

AC_CONFIG_SRCDIR([src/ModuleA/apple/core/test.c])

AM_CONFIG_HEADER(config.h)

AM_INIT_AUTOMAKE(test,1.0)


# Checks for programs.

AC_PROG_CC

# Checks for libraries.

# FIXME: Replace `main' with a function in `-lpthread':

AC_CHECK_LIB([pthread], [pthread_rwlock_init])

AC_PROG_RANLIB

# Checks for header files.

# Checks for typedefs, structures, and compiler characteristics.

# Checks for library functions.

AC_OUTPUT([Makefile

src/lib/Makefile

src/ModuleA/apple/core/Makefile

src/ModuleA/apple/shell/Makefile

])

其中要将AC_CONFIG_HEADER([config.h])修改为:AM_CONFIG_HEADER(config.h), 并加入AM_INIT_AUTOMAKE(test,1.0)。由于我们的测试程序是基于多线程的程序,所以要加入AC_PROG_RANLIB,不然运行automake命令时会出错。在AC_OUTPUT输入要创建的Makefile文件名。

由于我们在程序中使用了读写锁,所以需要对库文件进行检查,即AC_CHECK_LIB([pthread], [main]),该宏的含义如下:


其中,LIBSlink的一个选项,详细请参看后续的Makefile文件。由于我们在程序中使用了读写锁,所以我们测试pthread库中是否存在pthread_rwlock_init函数。

由于我们是基于deep类型来创建makefile文件,所以我们需要在四处创建Makefile文件。即:project目录下,lib目录下,coreshell目录下。

Autoconf提供了很多内置宏来做相关的检测,限于篇幅关系,我们在这里对其他宏不做详细的解释,具体请参看参考文献1和参考文献2,也可参看autoconf信息页。


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实战Makefile.am

Makefile.am是一种比Makefile更高层次的规则。只需指定要生成什么目标,它由什么源文件生成,要安装到什么目录等构成。

表一列出了可执行文件、静态库、头文件和数据文件,四种书写Makefile.am文件个一般格式。

1Makefile.am一般格式


对于可执行文件和静态库类型,如果只想编译,不想安装到系统中,可以用noinst_PROGRAMS代替bin_PROGRAMSnoinst_LIBRARIES代替lib_LIBRARIES

Makefile.am还提供了一些全局变量供所有的目标体使用:

2 Makefile.am中可用的全局变量


Makefile.am中尽量使用相对路径,系统预定义了两个基本路径:

3Makefile.am中可用的路径变量


在上文中我们提到过安装路径,automake设置了默认的安装路径:

1) 标准安装路径

默认安装路径为:$(prefix) = /usr/local,可以通过./configure --prefix=<new_path>的方法来覆盖。

其它的预定义目录还包括:bindir = $(prefix)/bin, libdir = $(prefix)/lib, datadir = $(prefix)/share, sysconfdir = $(prefix)/etc等等。

2) 定义一个新的安装路径

比如test, 可定义testdir = $(prefix)/test, 然后test_DATA =test1 test2,则test1test2会作为数据文件安装到$(prefix)/ /test目录下。

我们首先需要在工程顶层目录下(即project/)创建一个Makefile.am来指明包含的子目录:

SUBDIRS=src/lib src/ModuleA/apple/shell src/ModuleA/apple/core 

CURRENTPATH=$(shell /bin/pwd)

INCLUDES=-I$(CURRENTPATH)/src/include -I$(CURRENTPATH)/src/ModuleA/apple/include 

export INCLUDES

由于每个源文件都会用到相同的头文件,所以我们在最顶层的Makefile.am中包含了编译源文件时所用到的头文件,并导出,见蓝色部分代码。

我们将lib目录下的swap.c文件编译成libswap.a文件,被apple/shell/apple.c文件调用,那么lib目录下的Makefile.am如下所示:

noinst_LIBRARIES=libswap.a

libswap_a_SOURCES=swap.c

INCLUDES=-I$(top_srcdir)/src/includ

细心的读者可能就会问:怎么表1中给出的是bin_LIBRARIES,而这里是noinst_LIBRARIES?这是因为如果只想编译,而不想安装到系统中,就用noinst_LIBRARIES代替bin_LIBRARIES,对于可执行文件就用noinst_PROGRAMS代替bin_PROGRAMS。对于安装的情况,库将会安装到$(prefix)/lib目录下,可执行文件将会安装到${prefix}/bin。如果想安装该库,则Makefile.am示例如下:

bin_LIBRARIES=libswap.a

libswap_a_SOURCES=swap.c

INCLUDES=-I$(top_srcdir)/src/include

swapincludedir=$(includedir)/swap

swapinclude_HEADERS=$(top_srcdir)/src/include/swap.h

最后两行的意思是将swap.h安装到${prefix}/include /swap目录下。

接下来,对于可执行文件类型的情况,我们将讨论如何写Makefile.am?对于编译apple/core目录下的文件,我们写成的Makefile.am如下所示:

noinst_PROGRAMS=test

test_SOURCES=test.c 

test_LDADD=$(top_srcdir)/src/ModuleA/apple/shell/apple.o $(top_srcdir)/src/lib/libswap.a 

test_LDFLAGS=-D_GNU_SOURCE

DEFS+=-D_GNU_SOURCE

#LIBS=-lpthread

由于我们的test.c文件在链接时,需要apple.olibswap.a文件,所以我们需要在test_LDADD中包含这两个文件。对于Linux下的信号量/读写锁文件进行编译,需要在编译选项中指明-D_GNU_SOURCE。所以在test_LDFLAGS中指明。而test_LDFLAGS只是链接时的选项,编译时同样需要指明该选项,所以需要DEFS来指明编译选项,由于DEFS已经有初始值,所以这里用+=的形式指明。从这里可以看出,Makefile.am中的语法与Makefile的语法一致,也可以采用条件表达式。如果你的程序还包含其他的库,除了用AC_CHECK_LIB宏来指明外,还可以用LIBS来指明。

如果你只想编译某一个文件,那么Makefile.am如何写呢?这个文件也很简单,写法跟可执行文件的差不多,如下例所示:

noinst_PROGRAMS=apple

apple_SOURCES=apple.c

DEFS+=-D_GNU_SOURCE

我们这里只是欺骗automake,假装要生成apple文件,让它为我们生成依赖关系和执行命令。所以当你运行完automake命令后,然后修改apple/shell/下的Makefile.in文件,直接将LINK语句删除,即:

…….

clean-noinstPROGRAMS:

-test -z "$(noinst_PROGRAMS)" || rm -f $(noinst_PROGRAMS)

apple$(EXEEXT): $(apple_OBJECTS) $(apple_DEPENDENCIES) 

@rm -f apple$(EXEEXT)

#$(LINK) $(apple_LDFLAGS) $(apple_OBJECTS) $(apple_LDADD) $(LIBS)

…….

通过上述处理,就可以达到我们的目的。从图1中不难看出为什么要修改Makefile.in的原因,而不是修改其他的文件。


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