README

   1 subdirmk - assistance for non-recursive use of make
   2 ===================================================
   3
   4 Introduction
   5 ------------
   6
   7 Peter Miller's 1997 essay _Recursive Make Considered Harmful_
   8 persuasively argues that it is better to arrange to have a single
   9 make invocation with the project's complete dependency tree, rather
  10 than the currently conventional `$(MAKE) -C subdirectory' approach.
  11
  12 However, actually writing a project's build system in a non-recursive
  13 style is not very ergonomic.  The main difficulties are:
  14   - constantly having to write out long file and directory names
  15   - the lack of a per-directory make variable namespace means
  16     long make variables (or namespace clashes)
  17   - it is difficult to arrange that one can cd to a subdirectory
  18     and say `make all' and have something reasonable happen
  19     (to wit, build an appropriate subset)
  20
  21 `subdirmk' is an attempt to solve these problems (and it also slightly
  22 alleviates some of the boilerplate needed to support out-of-tree
  23 builds well).
  24
  25 Basic approach
  26 --------------
  27
  28 The developer is expected to write a makefile fragment, in each
  29 relevant subdirectory, called `Subdir.sd.mk'.
  30
  31 These fragments may contain ordinary make language.  Unqualified
  32 filenames are relative to the build toplevel, and all commands all run
  33 there.
  34
  35 However, the sigil & is treated specially.  By and large, it refers to
  36 `the build directory corresponding to this .sd.mk file', etc.
  37 There are a variety of convenient constructions.
  38
  39 The result is that to a large extent, the Subdir.sd.mk has an easy way
  40 to namespace its "local" make variables, and an easy way to refer to
  41 its "local" filenames (and filenames in general).
  42
  43 The Subdir.sd.mk's are filtered, fed through autoconf in the usual way
  44 (for @..@-substitutions) and included by one autogenerated toplevel
  45 makefile.
  46
  47 So all of the input is combined and passed to one make invocation.
  48 (A corollary is that there is no enforcement of the namespacing:
  49 discipline is required to prefix relevant variable names with &, etc.)
  50
  51 Each subdirectory is also provided with an autogenerated `Makefile'
  52 which exists purely to capture ordinary make invocations and arrange
  53 for something suitable to happen.
  54
  55 Where there are dependencies between subdirectories, each Subdir.sd.mk
  56 can simply refer to files in other subdirectories directly.
  57
  58 Invocation, "recursive" per-directory targets
  59 ---------------------------------------------
  60
  61 Arrangements are made so that when you run `make foo' in a
  62 subdirectory, it is like running the whole toplevel makefile, from the
  63 toplevel, as `make subdir/foo'.  If `subdir/foo' is a file that might
  64 be built, that builds it.
  65
  66 But `foo' can also be a conventional target like `all'.
  67
  68 Each subdirectory has its own `all' target.  For example a
  69 subdirectory `src' has a target `src/all'.  The rules for these are
  70 automatically generated from the settings of the per-directory
  71 &TARGETS variables.  &TARGETS is magic in this way.  (In
  72 src/Subdir.sd.mk, &TARGETS of course refers to a make variable called
  73 src_TARGETS.)
  74
  75 The `all' target in a parent directory is taken to imply the `all'
  76 targets in all of its subdirectories, recursively.  And in the
  77 autogenerated stub Makefiles, `all' is the default target.  So if you
  78 just type `make' in the toplevel, you are asking for `&all'
  79 (<subdir>/all) for every directory in the project.
  80
  81 In a parallel build, the rules for all these various subdirectory
  82 targets may be in run in parallel: there is only one `make' invocation
  83 at a time.  There is no sequencing between subdirectories, only been
  84 individual targets (as specified according to their dependencies).
  85
  86 You can define other per-directory recursive targets too: simply
  87 mention (usually, by setting) the variable &TARGETS_zonk, or whatever.
  88 This will create a src/zonk target (for appropriate value of src/).
  89 Unlike `all', these other targets only exist in areas of the project
  90 where at least something mentions them.  So for example, if
  91 &TARGETS_zonk is mentioned in src but not lib, `make zonk' in
  92 lib will fail.  If you want to make a target exist everywhere,
  93 mention its name in Perdir.sd.mk (see below).
  94
  95 Perdir.sd.mk, inclusion
  96 -----------------------
  97
  98 The file Perdir.sd.mk in the toplevel of the source is automatically
  99 processed after each individual directory's Subdir.sd.mk, and the
 100 &-substituted contents therefore appear once for each subdirectory.
 101
 102 This lets you do per-directory boilerplate.  Some useful boilerplate
 103 is already provided in subdirmk, for you to reference like this:
 104   &:include subdirmk/cdeps.sd.mk
 105   &:include subdirmk/clean.sd.mk
 106 For example you could put that in Perdir.sd.mk.
 107
 108 The top-level Subdir.sd.mk is the first makefile included after the
 109 autogenerated `main.mk' which merely has some basic settings and
 110 includes.  So if you want to get in early and set global variables,
 111 put them near the top of Subdir.sd.mk.
 112
 113 subdirmk's filter script itself sets (only) these variables:
 114   top_srcdir
 115   abs_top_srcdir
 116   SUBDIRMK_MAKEFILES
 117   MAKEFILE_TEMPLATES
 118 You are likely to want to define $(PWD), and shorter names for
 119 top_srdir and abs_top_srcdir (we suggest $(src) and $(abs_src)).
 120
 121 Global definitions
 122 ------------------
 123
 124 If want to set global variables, such as CC, that should only be done
 125 once.  You can put them in your top-level Subdir.sd.mk, or a separate
 126 file you `include' and declare using SUBDIRMK_MAKEFILES.
 127
 128 If you need different settings of variables like CC for different
 129 subdirectories, you should probably do that with target-specific
 130 variable settings.  See the info node `(make) Target-specific'.
 131
 132 Subdirectory templates `.sd.mk' vs plain autoconf templates `.mk.in'
 133 --------------------------------------------------------------------
 134
 135 There are two kinds of template files.
 136
 137  Filename                 .sd.mk                  .mk.in
 138
 139  Processed by             &-substitution,         autoconf only
 140                           then autoconf
 141
 142  Instantiated             Usu. once per subdir    Once only
 143
 144  Need to be mentioned     No, but Subdir.sd.mk    All not in subdirmk/
 145  in configure.ac?         via SUBDIRMK_SUBDIRS    via SUBDIRMK_MAKEFILES
 146
 147  How to include           `&:include foo.sd.mk'   `include foo.mk'
 148                           in all relevant .sd.mk  in only one
 149                           (but not needed for     Subdir.sd.mk
 150                            Subdir and Perdir)
 151
 152 If you `include subdirmk/regen.mk', dependency management and
 153 automatic regeneration for all of this template substitution, and for
 154 config.status etc. is done for you.
 155
 156 Tables of file reference syntaxes
 157 ---------------------------------
 158
 159 In a nonrecursive makefile supporting out of tree builds there are
 160 three separate important distinctions between different file
 161 locations:
 162
 163  (i) In the build tree, or in the source tree ?
 164
 165  (ii) In (or relative to) the subdirectory to which this Subdir.sd.mk
 166      relates, or relative to the project's top level ?
 167
 168  (iii) Absolute or relative pathname ?  Usually relative pathnames
 169      suffice.  Where an absolute pathname is needed, it can be built
 170      out of &/ and an appropriate make variable such as $(PWD).
 171
 172 Path construction &-expansions are built from the following:
 173
 174                       Relative paths in...
 175                       build     source
 176
 177   This directory      &         &^
 178   Top level           .         &~
 179
 180 In more detail, with all the various options laid out:
 181
 182       Recommended     Relative paths in...   Absolute paths in...
 183              for      build     source       build         source
 184
 185   This       lc       &file     &^file       $(PWD)/&file  $(abs_src)/&file
 186   directory  any      &/file    &^/file      $(PWD)/&/file $(abs_src)/&/file
 187              several  & f g h   &^ f g h     $(addprefix...)
 188
 189   Top        lc       file      &~file
 190   level      any      file      &~/file      $(PWD)/file   $(abs_src)/file
 191              .mk.in   file      $(src)/file  $(PWD)/file   $(abs_src)/file
 192              several  f g h     &~ f g h     $(addprefix...)
 193
 194 (This assumes you have appropriate make variables src, PWD and
 195 abs_src.)
 196
 197 Substitution syntax
 198 -------------------
 199
 200 In general & expands to the subdirectory name when used for a
 201 filename, and to the subdirectory name with / replaced with _ for
 202 variable names.
 203
 204 Note that & is processed *even in makefile comments*.  The substitutor
 205 does not understand make syntax, or shell syntax, at all.  However,
 206 the substitution rules are chosen to work well with constructs which
 207 are common in makefiles.
 208
 209 In the notation below, we suppose that the substitution is being in
 210 done in a subdirectory sub/dir of the source tree.  In the RH column
 211 we describe the expansion at the top level, which is often a special
 212 case (in general in variable names we call that TOP rather than the
 213 empty string).
 214
 215 &CAPS           =>      sub_dir_CAPS                    or TOP_CAPS
 216 &lc             =>      sub/dir/lc                      or lc
 217         Here CAPS is any ASCII letter A-Z and lc is a-z.
 218         The assumption is that filenames are usually lowercase and
 219         variables usually uppercase.  Otherwise, use another syntax:
 220
 221 &/              =>      sub/dir/                        or nothing
 222 &_              =>      sub_dir_                        or TOP_
 223 &.              =>      sub/dir                         or .
 224         (This implies that `&./' works roughly like `&/', although
 225         it can produce a needless `./')
 226
 227 &=              =>      sub_dir                         or TOP
 228
 229 &^lc            =>      $(top_srcdir)/sub/dir/lc
 230 &^/             =>      $(top_srcdir)/sub/dir/
 231 &^.             =>      $(top_srcdir)/sub/dir
 232
 233 &~lc            =>      $(top_srcdir)/lc
 234 &~/             =>      $(top_srcdir)/
 235 &~.             =>      $(top_srcdir)
 236
 237 In general:
 238     ^   pathname of this subdirectory in source tree
 239     ~   pathname of top level of source tree
 240     /   terminates the path escape } needed if next is
 241     _   terminates the var escape  } not lwsp or space)
 242     .   terminates path escape giving dir name (excluding /)
 243     =   terminates var escape giving only prefix part (rarely needed)
 244   lwsp  starts multi-word processing (see below)
 245
 246 So pathname syntax is a subset of:
 247     '&' [ '^' | '~' ] [ lc | '/' | '.' | '=' ]
 248
 249 &&              =>      &&              for convenience in shell runes
 250
 251 &\&             =>      &               general escaping mechanism
 252 &\$             =>      $
 253 &\NEWLINE                               eats the newline and vanishes
 254
 255 &$VARIABLE      =>      $(sub_dir_VARIABLE)     or $(TOP_VARIABLE)
 256         VARIABLE is ASCII starting with a letter and matching \w+
 257
 258 & thing thing... &
 259 &^ thing thing... &
 260 &~ thing thing... &
 261         Convenience syntax for prefixing multiple filenames.
 262         Introduced by & followed by lwsp where lc could go.
 263         Each lwsp-separated non-ws word is prefixed by &/ etc.
 264         etc. respectively.  No other & escapes are recognised.
 265         This processing continues until & preceded by lwsp,
 266         or until EOL (the end of the line), or \ then EOL.
 267
 268 &:<directive> <args>....
 269         recognised at start of line only (possibly after lwsp)
 270
 271 &:include filename              filename should usually be [&]foo.sd.mk
 272 &:-include filename             tolerate nonexistent file
 273         filenames are relative to $(top_srcdir)
 274         RHS is &-expanded
 275
 276 &!<lwsp>        disables & until EOL (and then disappears)
 277
 278 &#      delete everything to end of line
 279         (useful if the RHS contains unrecognised & constructions)
 280
 281 &:changequote NEWQUOTE
 282         changes the escape sequence from & to literally NEWQUOTE
 283         NEWQUOTE may be any series of of non-whitespace characters,
 284         and is terminated by EOL or lwsp.  The whole line is
 285         discarded.
 286
 287         After this, write NEWQUOTE instead of &, everywhere.
 288         The effect is global and lasts until the next setting.
 289         It takes effect on &:include'd files too, so maybe set
 290         it back before using &:include.
 291
 292         Notably
 293                 NEWQUOTENEWQUOTE        => NEWQUOTENEWQUOTE
 294                 NEWQUOTE\NEWQUOTE       => NEWQUOTE
 295                 NEWQUOTE\$              => $
 296                 NEWQUOTE:changequote &  set escape back to &
 297
 298 &TARGETS_things
 299         Handled specially.  If mentioned at the start of a line
 300         (possibly following whitespace), declares that this
 301         subdir ought to have a target `things'.  The rule will be
 302                 &/things:: $(&TARGETS_things)
 303
 304         You may extend it by adding more :: rules for the target,
 305         but the preferred style is to do things like this:
 306                 &TARGETS_check += & test-passed.stamp
 307
 308         It is important to mention &TARGETS_things at least once in
 309         the context of each applicable directory, because doing so
 310         arranges that the *parent* will also have a `things' target
 311         which recursively implies this directory's `things'.
 312
 313         Must be spelled exactly &TARGETS_things.  &_TARGETS_things,
 314         for example, is not magic.  To make the target exist
 315         without providing any prerequisites for it, write a line
 316         containing just `&TARGETS_things +='.
 317
 318         `all' is extra special: every directory has an `all'
 319         target, which corresponds to &TARGETS.
 320
 321 Subdirectory and variable naming
 322 --------------------------------
 323
 324 The simple variable decoration scheme does not enforce a strict
 325 namespace distinction between parts of variable names which come from
 326 subdirectory names, and parts that mean something else.
 327
 328 So it is a good idea to be a bit careful with your directory naming.
 329 `TOP', names that contain `_', and names that are similar to parts of
 330 make variables (whether conventional ones, or ones used in your
 331 project) are best avoided.
 332
 333 If you name your variables in ALL CAPS and your subdirectories in
 334 lower case with `-' rather than `_', there will be no confusion.
 335
 336 Incorporating this into your project
 337 ------------------------------------
 338
 339 Use `git-subtree' to merge the subdirmk/ directory.  You may find it
 340 useful to symlink the DEVELOPER-CERTIFICATE file (git can store
 341 symlinks as symlinks - just `git add' the link).  And you probably
 342 want to mention the situation in your top-level COPYING.
 343
 344 Symlink autogen.sh into your project toplevel.
 345
 346 In your configure.ac, say
 347
 348   m4_include([subdirmk/subdirmk.ac])
 349   SUBDIRMK_SUBDIRS([...list of subdirectories in relative syntax...])
 350
 351 Write a Subdir.sd.mk in each directory.  The toplevel one should
 352 probably contain:
 353
 354   include subdirmk/usual.mk
 355   include subdirmk/regen.mk
 356
 357 Write a Perdir.sd.mk in the toplevel, if you want.  It should probably
 358 have:
 359
 360   &:include subdirmk/cdeps.sd.mk
 361   &:include subdirmk/clean.sd.mk
 362
 363 Hints
 364 -----
 365
 366 You can convert your project incrementally.  Start with the top-level
 367 Makefile.in and rename it to Subdir.sd.mk, and add the appropriate
 368 stuff to configure.ac, and fix everything up.  Leave the existing
 369 $(MAKE) -C for your existing subdirectories alone.  Then you can
 370 convert individual subdirectories, or classes of subdirectories, at
 371 your leisure.  (You must be /sure/ that each subdirectory will be
 372 entered only once at a time, but your existing recursive make descent
 373 system should already do that or you already have concurrency bugs.)
 374
 375 Aside from this, be very wary of any invocation of $(MAKE) anywhere.
 376 This is a frequent source of concurrency bugs in recursive make build
 377 systems.  When combined with nonrecursive make it's all in the same
 378 directory and there is nothing stopping the different invocations
 379 ending up trying to make the same targets at the same time. That
 380 causes hideous racy lossage.  There are ways to get this to work
 381 reliably but it is advanced stuff.
 382
 383 If you make syntax errors, or certain kinds of other errors, in your
 384 makefiles, you may find that just `make' is broken now and cannot get
 385 far enough to regenerate a working set of makefiles.  If this happens
 386 just rerun ./config.status by hand.
 387
 388 If you go back and forth between different versions of your code you
 389 can sometimes find that `make' complains that one of your Subdir.sd.mk
 390 files is missing: typically, if iot was used and therefore a
 391 dependency in some other version of your code.  If you run `make
 392 clean' (or `make realclean') these dependencies are suppressed, which
 393 will clear up the problem.
 394
 395
 396 Legal information
 397 -----------------
 398
 399 subdirmk is
 400  Copyright 2019 Mark Wooding
 401  Copyright 2019 Ian Jackson
 402
 403     subdirmk and its example is free software; you can redistribute it
 404     and/or modify it under the terms of the GNU Library General Public
 405     License as published by the Free Software Foundation; either
 406     version 2 of the License, or (at your option) any later version.
 407
 408     This is distributed in the hope that it will be useful, but
 409     WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 410     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 411     Library General Public License for more details.
 412
 413     You should have received a copy of the GNU Library General Public
 414     License along with this library as the file LGPL-2.
 415     If not, see https://www.gnu.org/.
 416
 417 Individual files generally contain the following tag in the copyright
 418 notice, instead of the full licence grant text:
 419   SPDX-License-Identifier: LGPL-2.0-or-later
 420 As is conventional, this should be read as a licence grant.
 421
 422 Contributions are accepted based on the git commit Signed-off-by
 423 convention, by which the contributors' certify their contributions
 424 according to the Developer Certificate of Origin version 1.1 - see
 425 the file DEVELOPER-CERTIFICATE.
 426
 427 Where subdirmk is used by and incorporated into another project (eg
 428 via git subtree), the directory subdirmk/ is under GNU LGPL-2.0+, and
 429 the rest of the project are under that other project's licence(s).
 430 (The project's overall licence must be compatible with LGPL-2.0+.)