Qt：愚蠢的qmake

博主参与了一个使用qmake构建的项目，包含几百个源文件，最近遇到一个恼人的问题：有时仅仅修改了一个.cpp文件，构建项目时就有可能触发全编译。但是编译时又会命中ccache的缓存，这说明源代码实际上内容并没有发生变化。即使命中了ccache缓存，几百个源文件编译下来还是要耗一小会儿时间的，博主对此不能熟视无睹。

本文中使用了一个demo项目stupid_qmake来复现和分析该问题，其结构非常简单：

stupid_qmake/
├── main.cpp
├── stupid_qmake.pro
└── utility├── foo.cpp└── foo.h

main.cpp文件内容如下，调用了std::swap以及标准输出流：

#include <iostream>
#include <utility>int main() {int a = 1;int b = 2;std::swap(a, b);std::cout << a << " " << b << std::endl;return 0;
}

正常来说，如果我们修改了一个.h文件，那么所有依赖这个.h文件的.cpp文件都需要重新编译，无论是直接include还是间接include；而修改一个.cpp文件，则重新编译这个.cpp就足够了。

这些重新编译的触发依赖于构建系统，以下面的Makefile为例：

CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -g
TARGET = my_programSRCS = main.cpp func.cpp
OBJS = main.o func.oall: $(TARGET)$(TARGET): $(OBJS)$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $@ $^main.o: main.cpp func.h$(CXX) $(CXXFLAGS) -c main.cpp -o main.ofunc.o: func.cpp func.h$(CXX) $(CXXFLAGS) -c func.cpp -o func.oclean:rm -f $(OBJS) $(TARGET).PHONY: all clean

不算伪目标，共有3个target：my_program、main.o和func.o。target和target之间的依赖，以及target对源文件的依赖，如下图所示：

在执行make时，make不会也不可能真的去检查源文件内容是否发生了变化，而是会根据源文件和target的最后修改时间（mtime）以及target之间的依赖关系，来决定哪些target需要重新生成：如果源文件的mtime比target的mtime大，说明源文件有更新，这个target需要重新生成，同时所有依赖这个target的其他target也需要重新生成。

在我们的demo项目中，从main.cpp的内容来看，修改foo.h/foo.cpp不应当导致main.cpp重新编译，但实际情况并非如此：每当使用qtcreator编辑foo.cpp后，总会触发main.cpp的重新编译。

这个问题分析起来的入手点就是看看qmake到底为我们生成了一个怎样的Makefile —— 如果你在命令行中编译过qmake项目，你应该知道，运行qmake命令时会在构建目录中生成一个Makefile文件，然后再运行make命令才会正式开始项目的编译。

stupid_qmake.pro文件生成的Makefile中，main.o和foo.o两个target的生成规则如下：

main.o: ../main.cpp ../utility$(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o main.o ../main.cppfoo.o: ../utility/foo.cpp ../utility/foo.h$(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o foo.o ../utility/foo.cpp

foo.o的生成规则没什么问题，main.o的生成规则看起来有点奇怪：在依赖项中竟然有一个utility目录。它为什么会在依赖项中呢？联想到main.cpp源文件中依赖了utility头文件，我们可以猜测，qmake在生成依赖规则时，utility目录被错误地视为了utility头文件被添加到了main.cpp的依赖项中。为了验证这个猜测，我们把main.cpp中对utility头文件的依赖去掉，然后重新运行qmake，main.cpp的生成规则就变成了：

main.o: ../main.cpp $(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o main.o ../main.cpp

没有那条对utility目录的依赖了，所以我们的推测是正确的，是qmake混淆了utility目录和utility头文件。

依赖项列表中有一项是目录会产生什么后果呢？make似乎并不介意这件事，仍然会机械地扫描依赖项的mtime，以此决定哪些target需要重新生成。所以现在需要探讨的问题是：目录的mtime在什么情况下会更新？关于这个问题，我在另外一篇博客Linux：使用vim编辑文件为什么会影响目录的mtime中分析过，在那篇博客中我是以vim为例来分析的，实际上qtcreator也有相同的效果：当你使用qtcreator编辑了某个目录下的文件后，这个目录的mtime就会更新。所以说，在我们的demo项目中，如果你编辑了utility目录下的文件，utility目录的mtime就会更新，进而引起main.cpp的重新编译。

回到博文开头提到的那个项目，里面恰好有一个utility目录，而且这个目录下的源文件的修改也比较频繁。那么现在我们可以还原出整个问题的全貌：C++标准库中的utility头文件是一个被广泛包含的头文件，整个项目中的大部分源文件都对它有直接或者间接的依赖。而qmake错误地将项目中一个名为utility的目录当成了utility头文件这件事，就会导致utility目录被添加到了大部分.o文件的依赖项中。一旦我们编辑了utility目录下的文件，utility目录的mtime就会被更新，这将会导致大部分源文件重新编译。