GNU make 中的错误：特定于目标的变量未在隐式规则中扩展？

Question

我一直致力于设计一个多配置 Makefile（一个支持单独的“调试”和“发布”目标的文件），并且遇到了一个奇怪的问题，这似乎是 GNU make 中的一个错误。

当在隐式规则中引用这些变量时，GNU make 似乎没有正确扩展特定于目标的变量。这是一个显示此问题的简化 Makefile：

all:
    @echo specify configuration 'debug' or 'release'

OBJS := foo.o bar.o

BUILDDIR = .build/$(CONFIG)

TARGET = $(addprefix $(BUILDDIR)/,$(OBJS))

debug: CONFIG := debug
release: CONFIG := release

#CONFIG := debug

debug: $(TARGET)
release: $(TARGET)

clean:
    rm -rf .build

$(BUILDDIR)/%.o: %.c
    @echo [$(BUILDDIR)/$*.o] should be [$@]
    @mkdir -p $(dir $@)
    $(CC) -c $< -o $@

指定要制作的目标“调试”时，CONFIG 设置为“调试”，并且 BUILDDIR 和 TARGET 同样正确扩展。但是，在从对象构建源文件的隐式规则中，$@ 被扩展，就好像 CONFIG 不存在一样。

这是使用这个 Makefile 的输出：

$ make debug
[.build/debug/foo.o] should be [.build//foo.o]
cc -c foo.c -o .build//foo.o
[.build/debug/bar.o] should be [.build//bar.o]
cc -c bar.c -o .build//bar.o

这表明 BUILDDIR 正在被很好地扩展，但结果 $@ 不是。如果我随后注释掉目标变量规范并手动设置 CONFIG := debug （上面的注释行），我会得到我所期望的：

$ make debug
[.build/debug/foo.o] should be [.build/debug/foo.o]
cc -c foo.c -o .build/debug/foo.o
[.build/debug/bar.o] should be [.build/debug/bar.o]
cc -c bar.c -o .build/debug/bar.o

我已经在 Gentoo 和 MinGW 上使用 make-3.81 和在 Gentoo 上测试过 make-3.82。都表现出相同的行为。

我很难相信我会是第一个遇到这个问题的人，所以我猜我可能只是做错了什么——但老实说：我不明白我是怎么做到的可能。 :)

是否有任何制作大师可以阐明这个问题？谢谢！

Answer 1

基本上，Make 会计算出依赖关系的 DAG 并创建一个规则列表，在运行任何规则之前必须运行这些规则。分配特定于目标的值是 Make 在运行规则时所做的事情，稍后会出现。这是一个严重的限制（我和其他人之前曾抱怨过），但我不会称其为错误，因为它在文档中进行了描述。根据 GNUMake 手册：

6.11 Target-specific Variable Values：“与自动变量一样，这些值仅在目标配方的上下文中可用（以及在其他特定于目标的分配中）。”

“目标配方的上下文”是指命令，而不是先决条件：

10.5.3 Automatic variables: "[自动变量] 不能直接在规则的先决条件列表中访问。"

有几种方法可以解决这个问题。你可以使用Secondary Expansion，如果你的 Make GNUMake 版本有它（3.81 没有，我不知道 3.82）。或者您可以不使用特定于目标的变量：

DEBUG_OBJS = $(addprefix $(BUILDDIR)/debug/,$(OBJS))
RELEASE_OBJS = $(addprefix $(BUILDDIR)/release/,$(OBJS))

debug: % : $(DEBUG_OBJS)
release: $(RELEASE_OBJS)

$(DEBUG_OBJS): $(BUILDDIR)/debug/%.o : %.cc
$(RELEASE_OBJS): $(BUILDDIR)/release/%.o : %.cc

$(DEBUG_OBJS) $(RELEASE_OBJS):
    @echo making $@ from $^
    @mkdir -p $(dir $@)                                                        
    $(CC) -c $< -o $@ 

Answer 2

正如 Beta 所指出的，这确实不是 make 中的错误，因为文档中描述了限制（我想我一定错过了那个特定部分——抱歉）。

无论如何，我实际上可以通过做一些更简单的事情来解决这个问题。由于我只需要根据目标分配一个变量，我发现我可以使用$(MAKECMDGOALS) 变量来正确扩展构建目录。消除 $(CONFIG) 变量并按照以下方式重写 Makefile 正是我所需要的：

all:
        @echo specify configuration 'debug' or 'release'

OBJS := foo.o bar.o

BUILDDIR := .build/$(MAKECMDGOALS)

TARGET := $(addprefix $(BUILDDIR)/,$(OBJS))

debug: $(TARGET)
release: $(TARGET)

clean:
        rm -rf .build

$(BUILDDIR)/%.o: %.c
        @echo [$(BUILDDIR)/$*.o] should be [$@]
        @mkdir -p $(dir $@)
        $(CC) -c $< -o $@

这会给出正确的结果：

$ make debug
[.build/debug/foo.o] should be [.build/debug/foo.o]
cc -c foo.c -o .build/debug/foo.o
[.build/debug/bar.o] should be [.build/debug/bar.o]
cc -c bar.c -o .build/debug/bar.o
$ make release
[.build/release/foo.o] should be [.build/release/foo.o]
cc -c foo.c -o .build/release/foo.o
[.build/release/bar.o] should be [.build/release/bar.o]
cc -c bar.c -o .build/release/bar.o
$ make debug
make: Nothing to be done for `debug'.
$ make release
make: Nothing to be done for `release'.

如果在命令行上指定了多个目标，这当然会中断（因为 $(MAKECMDGOALS) 包含一个以空格分隔的列表），但处理这并不是什么大问题。

Answer 3

这里是如何在没有MAKECMDGOALS 内省的情况下解决问题。问题基本上是您在Makefile 中指定的规则构成了一个静态图。特定于目标的分配在规则体的执行期间使用，但在其编译期间不使用。

解决这个问题的方法是控制规则编译：使用 GNU Make 的类似宏的构造来生成规则。然后我们就可以完全控制：我们可以将可变材料粘贴到目标、先决条件或配方中。

这是我的 Makefile 版本

all:
        @echo specify configuration 'debug' or 'release'

OBJS := foo.o bar.o

# BUILDDIR is a macro
# $(call BUILDDIR,WORD) -> .build/WORD
BUILDDIR = .build/$(1)

# target is a macro
# $(call TARGET,WORD) -> ./build/WORD/foo.o ./build/WORD/bar.o
TARGET = $(addprefix $(call BUILDDIR,$(1))/,$(OBJS))

# BUILDRULE is a macro: it builds a release or debug rule
# or whatever word we pass as argument $(1)
define BUILDRULE
$(call BUILDDIR,$(1))/%.o: %.c
        @echo [$(call BUILDDIR,$(1))/$$*.o] should be [$$@]
        @mkdir -p $$(dir $$@)
        $$(CC) -c -DMODE=$(1) $$< -o $$@
endef

debug: $(call TARGET,debug)
release: $(call TARGET,release)

# generate two build rules from macro
$(eval $(call BUILDRULE,debug))
$(eval $(call BUILDRULE,release))

clean:
        rm -rf .build

现在，请注意优势：我可以一次性构建debug 和release 目标，因为我已经从模板中实例化了这两个规则！

$ make clean ; make debug release
rm -rf .build
[.build/debug/foo.o] should be [.build/debug/foo.o]
cc -c -DMODE=debug foo.c -o .build/debug/foo.o
[.build/debug/bar.o] should be [.build/debug/bar.o]
cc -c -DMODE=debug bar.c -o .build/debug/bar.o
[.build/release/foo.o] should be [.build/release/foo.o]
cc -c -DMODE=release foo.c -o .build/release/foo.o
[.build/release/bar.o] should be [.build/release/bar.o]
cc -c -DMODE=release bar.c -o .build/release/bar.o

此外，我还冒昧地将宏参数添加到cc 命令行中，以便模块接收MODE 宏，告诉它们如何编译。

我们可以使用变量间接来设置不同的CFLAGS 或其他。看看如果我们像这样修补上面的内容会发生什么：

--- a/Makefile
+++ b/Makefile
@@ -3,6 +3,9 @@

 OBJS := foo.o bar.o

+CFLAGS_debug = -O0 -g
+CFLAGS_release = -O2
+
 # BUILDDIR is a macro
 # $(call BUILDDIR,WORD) -> .build/WORD
 BUILDDIR = .build/$(1)
@@ -17,7 +20,7 @@ define BUILDRULE
 $(call BUILDDIR,$(1))/%.o: %.c
        @echo [$(call BUILDDIR,$(1))/$$*.o] should be [$$@]
        @mkdir -p $$(dir $$@)
-       $$(CC) -c -DMODE=$(1) $$< -o $$@
+       $$(CC) -c $$(CFLAGS_$(1)) -DMODE=$(1) $$< -o $$@
 endef

 debug: $(call TARGET,debug)

运行：

$ make clean ; make debug release
rm -rf .build
[.build/debug/foo.o] should be [.build/debug/foo.o]
cc -c -O0 -g -DMODE=debug foo.c -o .build/debug/foo.o
[.build/debug/bar.o] should be [.build/debug/bar.o]
cc -c -O0 -g -DMODE=debug bar.c -o .build/debug/bar.o
[.build/release/foo.o] should be [.build/release/foo.o]
cc -c -O2 -DMODE=release foo.c -o .build/release/foo.o
[.build/release/bar.o] should be [.build/release/bar.o]
cc -c -O2 -DMODE=release bar.c -o .build/release/bar.o

最后，我们可以将它与MAKECMDGOALS 结合起来。我们可以检查MAKECMDGOALS 并过滤掉此处未指定的构建模式。如果调用make release，我们不需要扩展debug 规则。补丁：

--- a/Makefile
+++ b/Makefile
@@ -3,6 +3,11 @@

 OBJS := foo.o bar.o

+# List of build types, but only those mentioned on command line
+BUILD_TYPES := $(filter $(MAKECMDGOALS),debug release)
+
+$(warning "generating rules for BUILD_TYPES := $(BUILD_TYPES)")
+
 CFLAGS_debug = -O0 -g
 CFLAGS_release = -O2

@@ -17,18 +22,15 @@ TARGET = $(addprefix $(call BUILDDIR,$(1))/,$(OBJS))
 # BUILDRULE is a macro: it builds a release or debug rule
 # or whatever word we pass as argument $(1)
 define BUILDRULE
+$(1): $(call TARGET,$(1))
 $(call BUILDDIR,$(1))/%.o: %.c
        @echo [$(call BUILDDIR,$(1))/$$*.o] should be [$$@]
        @mkdir -p $$(dir $$@)
        $$(CC) -c $$(CFLAGS_$(1)) -DMODE=$(1) $$< -o $$@
 endef

-debug: $(call TARGET,debug)
-release: $(call TARGET,release)
-
-# generate two build rules from macro
-$(eval $(call BUILDRULE,debug))
-$(eval $(call BUILDRULE,release))
+$(foreach type,$(BUILD_TYPES),\
+  $(eval $(call BUILDRULE,$(type))))

 clean:
        rm -rf .build

请注意，我通过将 debug: 和 release: 目标滚动到 BUILDRULE 宏中来简化事情。

$ make clean ; make release
Makefile:9: "generating rules for BUILD_TYPES := "
rm -rf .build
Makefile:9: "generating rules for BUILD_TYPES := release"
[.build/release/foo.o] should be [.build/release/foo.o]
cc -c -O2 -DMODE=release foo.c -o .build/release/foo.o
[.build/release/bar.o] should be [.build/release/bar.o]
cc -c -O2 -DMODE=release bar.c -o .build/release/bar.o

$ make clean ; make release debug
Makefile:9: "generating rules for BUILD_TYPES := "
rm -rf .build
Makefile:9: "generating rules for BUILD_TYPES := debug release"
[.build/release/foo.o] should be [.build/release/foo.o]
cc -c -O2 -DMODE=release foo.c -o .build/release/foo.o
[.build/release/bar.o] should be [.build/release/bar.o]
cc -c -O2 -DMODE=release bar.c -o .build/release/bar.o
[.build/debug/foo.o] should be [.build/debug/foo.o]
cc -c -O0 -g -DMODE=debug foo.c -o .build/debug/foo.o
[.build/debug/bar.o] should be [.build/debug/bar.o]
cc -c -O0 -g -DMODE=debug bar.c -o .build/debug/bar.o