2.2.4 递归编译各对象

当prepare和scripts目标执行完后，就会去执行$(vmlinux-dirs)目标的命令：

883 $(vmlinux-dirs): prepare scripts

884        $(Q)$(MAKE) $(build)=$@

885 ifdef CONFIG_MODULES

886        $(Q)$(MAKE) $(modbuiltin)=$@

887 endif

 

别看这小小的5行代码，两条命令，整个Makefile最重要最核心的部分就是这里了。不过呢，只要熟悉了前面提到的KBuild体系，弄懂这里是易如反掌的。其实这里最难搞清楚的，就是$(vmlinux-dirs)变量的值，也就是形成vmlinux所需要哪些目录。下面，我们就来重点考察$(vmlinux-dirs)这个变量。它第一次被定义在655行：

 

655 vmlinux-dirs    := $(patsubst %/,%,$(filter %/, $(init-y) $(init-m) /

656                    $(core-y) $(core-m) $(drivers-y) $(drivers-m) /

657                    $(net-y) $(net-m) $(libs-y) $(libs-m)))

 

init-y、core-y 、drivers-y、net-y、libs-y这五个变量来自477到481行：

477 init-y              := init/

478 drivers-y  := drivers/ sound/ firmware/

479 net-y        := net/

480 libs-y              := lib/

481 core-y             := usr/

 

init-m、core-m 、drivers-m 、net-m 、libs-m没有定义，为空。那么针对前面那五个，一个一个来看，首先init-y，除了477行定义，还有664行：

664 init-y              := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(init-y))

 

注意，664行开始的一连串定义是被包含在了ifeq ($(KBUILD_EXTMOD),)条件中，我们的make满足，所以664行定义也满足，那么init-y的值是什么呢？学知识了，讲讲patsubst函数。

 

模式字符串替换函数——patsubst：

$(patsubst <pattern>,<replacement>,<text>)

它的功能是查找<text>中的单词（单词以“空格”、“Tab”或“回车”“换行”分隔）是否符合模式<pattern>，如果匹配的话，则以<replacement>替换。这里，<pattern>可以包括通配符“%”，表示任意长度的字串。如果<replacement>中也包含“%”，那么，<replacement>中的这个“%”将是<pattern>中的那个“%”所代表的字串。（可以用“/”来转义，以“/%”来表示真实含义的“%”字符）。

 

所以这里，init-y的值就是init/built-in.o，这个文件是不存在，Kbuild将编译所有的$(obj-y)文件，然后，调用"$(LD) -r"将它们合并到当前目录的build-in.o文件中。稍后，该build-in.o会被顶层Makefile链接进vmlinux中。

 

再来看core-y，481行第一次定义为usr/，随后653行：

653 core-y             += kernel/ mm/ fs/ ipc/ security/ crypto/ block/

也就是说最核心的目录名字符串就是core-y。完了吗？别忘了我们在535行include了一个 $(srctree)/arch/$(SRCARCH)/Makefile，找到arch/x86/Makefile，126行：

126 core-y += arch/x86/

回到顶层Makefile然后665行，

665 core-y             := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(core-y))

 

所以core-y最后的值是：usr/built-in.o arch/x86/built-in.o kernel/built-in.o mm/built-in.o fs/built-in.o ipc/built-in.o security/built-in.o crypto/built-in.o block/built-in.o

 

继续走，drivers-y，478行第一次定义之后，随后在666行：

drivers-y := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(drivers-y))

 

所以最后drivers-y的值是drivers/built-in.o sound/built-in.o firmware/built-in.o。好了，我们再来考察net-y变量，479行定义后，667行：

667 net-y        := $(patsubst %/, %/built-in.o, $(net-y))

 

net-y的最终值是net/built-in.o。libs-y的分析方法跟他们类似，最后是lib/lib.a lib/built-in.o。综上所述，vmlinux-dirs的值再经过filter和patsubst两个函数一折腾，就成了这么一串字符串：

init usr arch/x86 kernel mm fs ipc security crypto block drivers sound firmware net lib lib

好了，vmlinux-dirs变量我们理顺了，883到887行的代码就很好理解了，参照前面讲的Kbuild体系的知识，对上面提到的14个目录进行编译与链接，生成对应的built-in.o文件。我们随便找一个目录，比如说第一个init，翻译成命令就是：

@make -f scripts/Makefile.build obj=init

 

首先看它的Makefile，先编译obj-y的那些对象，我们看到第5到11行：

obj-y                          := main.o version.o mounts.o

说明该init目录下肯定会有三个目标被编译的，他们是main.o version.o mounts.o；还有一些目标是可能会被编译的，如noinitramfs.o，取决于编译配置了CONFIG_BLK_DEV_INITRD选项；那么，肯定会被编译的东西中，version.o和mounts.o两个东西又很讨厌，前一个需要依赖一个头文件，后一个又需要另外一些对象链接而成。所以经过一系列编译和链接后会在init目录中生成built-in.o文件。这就是我们在KBuild体系中讲过的，编译本目录中所有的obj-y所包含文件，然后，调用"$(LD) -r"将它们合并到一个build-in.o文件中。

 

我们再看一个难一点的，看到fs文件夹。还是首先看它的Makefile，8到14行，先编译obj-y的那些对象，所以我们看到open.o read_write.o file_table.o等这些对象是必被编译的。16行以后是根据配置编译相应的对象。注意，如果对象是一个目录（以“/”结束的），比如：

72 obj-$(CONFIG_EXT4_FS)             += ext4/

其实就相当于：

@make -f scripts/Makefile.build obj= ext4

那么，我们就去ext4目录中去找他的Makefile，这个文件很简单，我把全部内容先列出来：

obj-$(CONFIG_EXT4_FS) += ext4.o

ext4-y     := balloc.o bitmap.o dir.o file.o fsync.o ialloc.o inode.o /

              ioctl.o namei.o super.o symlink.o hash.o resize.o extents.o /

              ext4_jbd2.o migrate.o mballoc.o block_validity.o move_extent.o

ext4-$(CONFIG_EXT4_FS_XATTR)          += xattr.o xattr_user.o xattr_trusted.o

ext4-$(CONFIG_EXT4_FS_POSIX_ACL)  += acl.o

ext4-$(CONFIG_EXT4_FS_SECURITY)           += xattr_security.o

 

我们看到，根据CONFIG_EXT4_FS的值是y还是m，将ext4.o对象编译进内核或模块。而ext4.o对象又是如何编译得到的呢，后面ext4-y或ext4-m中的对象就告诉了你答案。这里顺便补充一个知识点，前面我们讲到了编译配置，在这儿更进一步，scripts/kconfig/mconf 这个程序读取的是每个目录中的Kconfig文件。这个文件有若干的item，每个item格式如下：

config EXT4_FS_CHEN

       bool "Just For Test"

       depends on EXT4_FS_XATTR

       select FS_CHEN

       help

         hello, world!.

 

其中config、bool、depends、select和help是关键字，后四个关键字前必须用[tab]隔开。config后表示配置选项名称，比如我们这里，它最后的名称就是CONFIG_EXT4_FS_CHEN；bool后面是我们make menuconfig后在菜单中看到的item名称；depends表示这个item需要依赖的配置选项名；select表示，如果选择了，那么对应的配置选项CONFIG_FS_CHEN也将被设置；最后help，就是留给内核开发人员的对应配置选项注释信息。

 

还有一个重要的知识点，当在一个目录中编译完成后，会生成一些以.cmd结尾的隐藏文件，如.built-in.o.cmd。这个表示生成对象的具体命令。比如，init/.built-in.o.cmd的内容如下：

cmd_init/built-in.o :=  ld -m elf_i386   -r -o init/built-in.o init/main.o init/version.o init/mounts.o init/initramfs.o init/calibrate.o

 

就是指built-in.o这个对象，是通过ld命令链接nit/main.o、init/version.o、init/mounts.o、init/initramfs.o和init/calibrate.o而生成的。我也尝试着看了看.calibrate.o.cmd文件的内容，很长，说明生成.calibrate.o的命令很长，也很复杂，对编译感兴趣的朋友可以去分析一下，很有挑战性的哟。

 

在递归向下访问所有在下列变量中列出的目录： init-* core* drivers-* net-* libs-*，并编译生成目标文件built-in.o后，下一步就是在源代码树顶层目录中生成 vmlinux。前面“寻找第一个目标”讲了，在849行：

vmlinux: $(vmlinux-lds) $(vmlinux-init) $(vmlinux-main) vmlinux.o $(kallsyms.o) FORCE

是vmlinux目标的各个依赖，再看到874行：

$(sort $(vmlinux-init) $(vmlinux-main)) $(vmlinux-lds): $(vmlinux-dirs) ;