3.2.3　vmlinux的构建过程

所有的体系结构都需要构建vmlinux，所以vmlinux的构建规则在顶层的Makefile中。

注意，构建vmlinux的命令使用了make的内置函数call。这是一个比较特殊的内置函数，make使用它来引用用户自己定义的带有参数的函数。if_changed是kbuild定义的一个函数，这里通过call引用这个函数，传递的实参是link-vmlinux。函数if_changed的定义如下：

在ifchanged中，any-prereq检查是否有依赖比目标新，或者依赖还没有创建；arg-check检查编译目标的命令相对上次是否发生变化。如果两者中只要有一个发生改变，就执行if函数的if块。注意if块中的使用黑体标识的部分，其中“1”代表的就是传给if_changed的第一个实参。由此可见，if_changed核心功能就是当目标的依赖或者编译命令发生变化时，执行表达式"cmd$(1)"展开后的值。

这里，传给ifchanged的第一个实参是link-vmlinux，因此，cmd$(1)展开后为cmd_link-vmlinux。注意cmd_link-vmlinux中的第二项“$＜”，这是make的自动变量，翻译自"Automatic Variable"，意指变量名相同，但是make根据具体上下文，将其自动替换为合适的值。这里，make会将这个自动变量替换为构建vmlinux中的规则中的第一个依赖，即shell脚本文件scripts/link-vmlinux.sh，该脚本文件中负责vmlinux链接的脚本如下：

根据函数vmlinux_link的实现，如果平台不是"um"，那么就调用链接器将变量KBUILD_VMLINUX_INIT、KBUILD_VMLINUX_MAIN中记录的目标文件链接为vmlinux。我们看看这两个变量的定义：

我们以core-y为例来分析变量KBUILD_VMLINUX_MAIN的值。

patsubst是make的内置函数，功能是在输入的文本中查找与模式匹配的字符串，然后使用特定字符串进行替换。具体到这里，其目的就是在变量core-y的值中将字符串“/”替换为"/built-in.o"。经过函数patsubst替换后，最后变量core-y的值如下：

除了各个子目录下的built-in.o，有些子目录（如lib）下还会编译lib.a。总之，vmlinux就是由这些目录下的built-in.o、lib.a等链接而成的。

那么这些子目录下面的目标文件built-in.o或者lib.a是在什么时机构建的呢？我们来回顾一下vmlinux的构建规则；

我们看到，除了依赖scripts/link-vmlinux.sh，vmlinux的另外一个依赖是vmlinux-deps，其构建规则也在顶层Makefile中定义：

我们首先看看变量vmlinux-deps，显然，其记录的就是我们前面讨论的最终链接为vmlinux的内核子目录下的目标文件的名字，如built-in.o等。也就说，vmlinux的构建规则表达得很清楚，要最后链接vmlinux，首先需要构建这些目标文件。但是注意目标vmlinux-deps的构建规则，其“规则体”是空的，也就是说这个构建规则下没有任何命令可执行，但是可以看到这些目标文件依赖于另外一个目标vmlinux-dirs，我们继续跟踪目标vmlinux-dirs的构建。

我们来关注一下变量vmlinux-dirs的值。注意该变量的赋值脚本，其中函数filter也是make的内置函数，其功能是过滤掉输入文本中不以“/”结尾的字符串。前面我们看到，输入到filter的这些变量，比如core-y，其中所有的子目录都以“/”结尾，因此，这里filter的目的是过滤掉这些变量中的非目录。patsubst这个make的内置函数我们刚刚讨论过，显然是将过滤出来的子目录后面的字符“/”去掉。因此，正如其名字所揭示的，变量vmlinux-dirs的值是多个目录，所以构建vmlinux-dirs的规则也是一个多目标规则，等价于：

规则中的命令展开后为：

其中“$@”是make的自动变量，表示规则的目标，所以这里会被make自动替换为构建的子目录，如init、kernel等，即相当于逐个编译这些子目录，使用的Makefile是Makefile.build。如3.2.1节讨论的那样，Makefile.build将包含构建目录中的Makefile或Kbuild，最终形成完整地Makefile。make命令中没有显式指定构建目标，因此，将构建Makefile.build中默认的目标。Makefile.build中的默认目标是__build，脚本如下所示：

目标build涵盖了内核映像和模块，这里我们只关注内核映像的构建，不关注模块的构建。对于编译内核映像来说，目标build依赖builtin-target、lib-target、extra-y、subdir-ym和always。我们先来看builtin-target和lib-target：

根据上述脚本片断可见，builtin-target代表的就是子目录下的built-in.o，lib-target代表的就是子目录下的lib.a。对于构建的子目录，如果变量obj-y等值非空，那么就构建built-in.o。如果变量lib-y等的值非空，那么就构建lib.a。我们来看看built-in.o和lib.a的构建：

前面已经讨论过函数if_changed，如果理解了这个函数，就很容易理解built-in.o和lib.a的构建过程了，对于built-in.o，就是调用链接器将变量obj-y中记录的各个目标文件链接为built-in.o。对于lib-target，就是调用创建静态库的程序AR将变量lib-y中的各个目标文件链接为lib.a。

编译内核时需要一些临时工具，比如我们前面用到的mkpiggy、build等，这些是一定需要编译的，因为构建内核时会用到。因此，kbuild中定义了一个变量always，其中记录的就是必须要编译的构建目标。

另外，可能有多层目录嵌套的情况，因此__build依赖列表中有这么一项：subdir-ym。目标subdir-ym的规则如下：

上面的代码看上去是不是很熟悉？没错，它和前面处理vmlinux-dirs的规则完全相同，显然，这是在处理目录中还有子目录的情况。

至此，链接vmlinux的目标文件经构建完成。回顾一下vmlinux的构建过程，kbuild将依次构建Makefile中指定的子目录，生成builtin.o、lib.a等目标文件，然后调用链接器将这些目标文件链接为vmlinux，并保存在顶层目录下。