在CMake出现之前，C++项目是如何构建呢？
本节以一个简单的计算程序来演示

1. CPP项目结构

01_Make/
├── main.cpp      # 主程序
├── calc.cpp      # 计算函数实现
├── calc.h        # 计算函数声明
└── Makefile      # make的构建脚本

1.1 calc.h

#ifndef CALC_H
#define CALC_H

// 加法函数
int add(int a, int b);

// 减法函数
int subtract(int a, int b);

#endif

1.2 calc.cpp

#include "calc.h"

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int subtract(int a, int b) {
    return a - b;
}

1.3 main.cpp

#include <iostream>
#include "calc.h"

int main() {

    int x = 10, y = 5;
    
    std::cout << x << " + " << y << " = " << add(x, y) << std::endl;
    std::cout << x << " - " << y << " = " << subtract(x, y) << std::endl;
    
    return 0;
}

2. 直接g++编译

上一节，使用task来编译项目，实际上是手动写g++命令，指定参数，来编译出可执行文件。
这种方式是最原始的，效率也是低下的。

2.1 一次性编译所有文件

缺点：只修改一个文件也需要重新编译所有文件

# 一次性编译链接
g++ -o calculator main.cpp calc.cpp -I.

# 运行
./calculator

2.2 分步编译

每个源文件单独编译出目标文件，再将所有的目标文件链接成可执行文件：

# 编译单个源文件，不链接，生成目标文件
g++ -c calc.cpp -o calc.o -I.
g++ -c main.cpp -o main.o -I.

# 链接所有目标文件，生成可执行文件
g++ main.o calc.o -o calculator

# 运行
./calculator

假设只修改了main.cpp：

# 只编译被修改的文件
g++ -c main.cpp -o main.o -I.

# 链接所有目标文件，生成可执行文件
g++ main.o calc.o -o calculator

# 运行
./calculator

3. 使用make构建

3.1 Makefile实操

关于 Makefile，有非常多的语法规则，不是本课重点，不再展开~

直接手敲g++命令，无法自动管理依赖，也不方便增量编译（只编译修改的文件）
可以把编译/链接/安装步骤写入到名为Makefile的脚本中
有了Makefile，你不用每次手动敲一堆g++命令，就能高效、可维护地构建项目

创建了一个 Makefile文件，内容如下：

# 内置变量：表示 C++ 编译器
# 将变量 CXX 赋值为字符串 "g++"
# 如果要切换到clang++，只需改为 CXX = clang++
CXX = g++     

# 内置变量：C++编译标志
# -I.：包含当前目录作为头文件搜索路径
# -Wall：启用所有警告
# -std=c++11：使用C++11标准
CXXFLAGS = -I. -Wall -std=c++11

# 自定义变量：存储最终生成的可执行文件名
TARGET = calculator

# 自定义变量：列出所有C++源文件
SRCS = main.cpp calc.cpp

# 自定义变量：目标文件列表
# 模式替换，语法：$(VAR:pattern=replacement)
# 展开过程：
#   1. SRCS = "main.cpp calc.cpp"
#   2. 将 .cpp 替换为 .o
#   3. 结果：OBJS = "main.o calc.o"
OBJS = $(SRCS:.cpp=.o)

# 最后一行中 all 被.PHONY 声明为伪目标
# 它是默认目标，因为在 Makefile 中，第一个出现的非特殊目标就是默认目标
# 当只输入 make 而不指定目标时，make 会自动选择第一个目标进行构建
# :冒号是依赖关系分隔符，all 这个目标依赖 calculator
all: $(TARGET)

# 自动推导规则：.cpp -> .o
# %：通配符，匹配任意字符串
# 匹配任何.o文件依赖于同名的.cpp文件

# $(CXX)：展开为g++
# $(CXXFLAGS)：展开为-I. -Wall -std=c++11
# -c：编译但不链接

# $<：第一个依赖文件，对于main.o: main.cpp，$< = main.cpp
# $@：目标文件，对于main.o: main.cpp，$@ = main.o
# 完整展开示例：
# main.o: main.cpp
#	g++ -I. -Wall -std=c++11 -c main.cpp -o main.o
%.o: %.cpp
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -c $< -o $@

# 链接
# 展开：
# calculator: main.o calc.o
#       g++ main.o calc.o -o calculator
$(TARGET): $(OBJS)
	$(CXX) $(OBJS) -o $(TARGET)

# 指定目标文件依赖的头文件
# 作用：当calc.h修改时，main.o和calc.o都需要重新编译
main.o: calc.h
calc.o: calc.h

# 清理
# 最后一行中 clean 被.PHONY 声明为伪目标
# make clean 会执行该目标
# 展开：rm -f main.o calc.o calculator
clean:
	rm -f $(OBJS) $(TARGET)

# .PHONY：声明伪目标
# 伪目标不是真实文件，只是一个标签，用于防止与同名文件冲突
# 示例：
#   如果有文件叫clean，执行make clean会失败（除非声明为.PHONY）
#   声明后，make知道clean是动作，不是文件
.PHONY: all clean

执行 make 时的流程：

1. 默认执行第一个目标：all
2. 检查all的依赖：需要calculator
3. 检查calculator的依赖：需要main.o和calc.o
4. 检查main.o的依赖：
   匹配%.o: %.cpp模式规则 → main.o: main.cpp
   检查是否有main.cpp（有）
   检查显式依赖：main.o: calc.h
   如果main.cpp或calc.h比main.o新，则执行编译
5. 检查calc.o的依赖：类似过程
6. 所有.o文件就绪后：执行链接命令生成calculator

cmake

3.2 Makefile 的优点

使用 Makefile，有以下优点：

自动化与可复现
把编译命令、编译选项、链接、生成文件、安装、清理等写成规则，任何人运行make 都能得到相同结果。
增量构建
make根据时间戳和依赖只重新编译发生变化的源文件，极大节省时间（而不是每次全量编译）。
依赖管理
规则里指定哪些文件依赖哪些头文件，make能正确处理编译顺序与重建条件。
并行构建
使用make -jN并行执行多个独立编译任务，显著加速构建。
封装复杂流程
支持自定义目标（如test, install, distclean），可以把preprocess、codegen、测试、打包等流程集成进来。