编译之路

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零、背景

c++语言需要使用g++编译，这个没什么可说的。
但是项目大了，平台多了，文件多了后，我们在编译的路上越走越远，比如makefile、configure、autoconf、automake等等。
下面就来慢慢介绍这些东西。

一、编译

大家平常如果仅仅写一个cpp文件时，往往是一条命令就编译出可执行程序了。
但是学习编译原理课程的时候，龙书告诉我们这一条命令其实包含四个步骤：预处理，编译，汇编，链接。

预处理阶段将源代码中的包含的头文件编译进来，其中宏也会展开。
编译阶段时会先检查代码的规范性、是否有语法错误等，然后把代码翻译成汇编语言代码。
汇编阶段是把”.s”汇编代码转成二进制中间目标文件。
链接阶段将二进制中间目标文件链接成最终可执行文件或者库文件。

这里有人可能会有疑问：为什么会有链接阶段，汇编阶段直接生产可执行文件不就行了吗？
这是因为汇编阶段是将每个cpp文件分别转化为二进制中间目标文件，链接阶段是将所有中间文件打包为可执行程序。

一、makefile

上个小节提到汇编是将每个cpp转化为目标文件，链接起到打包的作用。

这也引入一个问题：假设我们一个程序写了很多cpp文件，就不能方便的使用一个命令来直接生产可执行程序了。
我们需要先分别在汇编阶段生产中间目标文件，最后再链接为可执行程序。

这就需要很多条命令才能编译。
考虑到程序文件分布在多个目录，库文件也在不同的目录，这些事情人工来做显然变得特别复杂。

所以这些事情需要脚本化。
这个脚本就是makefile。

又由于这些makefile脚本常常做的事情都差不多，于是makefile脚本规定了一些语法，用来更简洁的编写脚本。
于是makefile也可以成为一种脚本语言了吧。

二、configure

我们有了makefile就可以方便的编译程序了。

可是随着开源的兴起，大家会发现我们的程序在其他人那里不能编译了。
原来由于平台系统的差异，我们系统上存在的库在另一个人那可能没有。

于是我们需要一个工具来检查需要的库在当前系统是否存在，于是configure这个脚本程序就出来了。
当然configure的功能不仅仅检查库存在，还有很多其他的功能，这里只是用来举例方便大家理解。

三、autoconf

上面提到configure用于检查库是否存在。
但是我们一个程序会使用很多库，尤其是系统自带的库。

如果手动去编写这个configure，那工作量将是分成巨大的，而且几乎不可能的。
因为库其实还存在一个依赖问题，一个系统库依赖另一个系统库，我们是不知道的。

所以这里只能使用工具来自动生成configure了，这个工具就是autoconf了。
当然，autoconf这个工具的数据是GNU m4文件。
而GNU m4这个文件也需要工具生成，那就是aclocal。

四、aclocal

aclocal作用是根据已经安装的宏、用户定义宏、acinclude.m4文件中的宏 将configure.ac文件所需要的宏集中定义到文件aclocal.m4中。
aclocal是一个perl 脚本程序，它的定义是：“aclocal - create aclocal.m4 by scanning configure.ac”

是的，你们有猜错。
aclocal有一个输入文件，叫做configure.ac。
这个configure.ac也是使用工具生成的，那就是autoscan。

五、autoscan

好吧，目前是2017，至少现在为止，autoscan是尽头了。

autoscan扫描源代码以搜寻普通的可移植性问题，比如检查编译器，库，头文件等，生成文件configure.scan, 它是configure.ac的一个雏形。

六、automake

其实讲configure的时候，有一点没有说。
对于大项目，一般还需要Makefile.in文件。
我们执行configure的时候，会将Makefile.in转化为Makefile。

那么问题来了：Makefile.in怎么生成的呢？
你没有猜错，就是automake。

automake根据Makefile.am、config.h.in、configure.ac三类文件生成Makefile.in。
Makefile.am是我们自己写的，config.h.in需要使用工具生成，这个工具的名字叫做autoheader。

七、autoheader

autoheader根据configure.ac中的某些宏，比如cpp宏定义，运行m4，生成config.h.in。

八、总结

好了，到现在为止我知道大家都分不清谁是谁了。
但是看看下面的图，大家应该就清楚了。

本来我们只是为了编译一个小项目，现在为了跨平台，却越搞越复杂了。

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