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
 254 & thing thing... &
 255 &^ thing thing... &
 256 &~ thing thing... &
 257         Convenience syntax for prefixing multiple filenames.
 258         Introduced by & followed by lwsp where lc could go.
 259         Each lwsp-separated non-ws word is prefixed by &/ etc.
 260         etc. respectively.  No other & escapes are recognised.
 261         This processing continues until & preceded by lwsp,
 262         or until EOL (the end of the line), or \ then EOL.
 263
 264 &:<directive> <args>....
 265         recognised at start of line only (possibly after lwsp)
 266         args are processed for &
 267
 268 &:include filename              filename should usually be foo.sd.mk
 269 &:-include filename             tolerate nonexistent file
 270         filenames are relative to $(top_srcdir)
 271
 272 &!<lwsp>        disables & until EOL (and then disappears)
 273
 274 &#      delete everything to end of line
 275         (useful if the RHS contains unrecognised & constructions)
 276
 277 &:changequote NEWQUOTE
 278         changes the escape sequence from & to literally NEWQUOTE
 279         NEWQUOTE may be any series of of non-whitespace characters,
 280         and is terminated by EOL or lwsp.  The whole line is
 281         discarded.
 282
 283         After this, write NEWQUOTE instead of &, everywhere.
 284         The effect is global and lasts until the next setting.
 285         It takes effect on &:include'd files too, so maybe set
 286         it back before using &:include.
 287
 288         Notably
 289                 NEWQUOTENEWQUOTE        => NEWQUOTENEWQUOTE
 290                 NEWQUOTE\NEWQUOTE       => NEWQUOTE
 291                 NEWQUOTE:changequote &  set escape back to &
 292
 293 &TARGETS_things
 294         Handled specially.  If mentioned, declares that this
 295         subdir ought to have a target `things'.  The rule will be
 296                 &/things:: $(&TARGETS_things)
 297
 298         You may extend it by adding more :: rules for the target,
 299         but the preferred style is to do things like this:
 300                 &TARGETS_check += & test-passed.stamp
 301
 302         It is important to mention &TARGETS_things at least once in
 303         the context of each applicable directory, because doing so
 304         arranges that the *parent* will also have a `things' target
 305         which recursively implies this directory's `things'.
 306
 307         Must be spelled exactly &TARGETS_things.  &_TARGETS_things,
 308         for example, is not magic.  But mentioning &TARGETS_things in
 309         a #-comment *does* work because the & filter does not care
 310         about comments.
 311
 312         `all' is extra special: every directory has an `all'
 313         target, which corresponds to &TARGETS.
 314
 315 Subdirectory and variable naming
 316 --------------------------------
 317
 318 The simple variable decoration scheme does not enforce a strict
 319 namespace distinction between parts of variable names which come from
 320 subdirectory names, and parts that mean something else.
 321
 322 So it is a good idea to be a bit careful with your directory naming.
 323 `TOP', names that contain `_', and names that are similar to parts of
 324 make variables (whether conventional ones, or ones used in your
 325 project) are best avoided.
 326
 327 If you name your variables in ALL CAPS and your subdirectories in
 328 lower case with `-' rather than `_', there will be no confusion.
 329
 330 Incorporating this into your project
 331 ------------------------------------
 332
 333 Use `git-subtree' to merge the subdirmk/ directory.  You may find it
 334 useful to symlink the DEVELOPER-CERTIFICATE file (git can store
 335 symlinks as symlinks - just `git add' the link).  And you probably
 336 want to mention the situation in your top-level COPYING.
 337
 338 Symlink autogen.sh into your project toplevel.
 339
 340 In your configure.ac, say
 341
 342   m4_include([subdirmk/subdirmk.ac])
 343   SUBDIRMK_SUBDIRS([...list of subdirectories in relative syntax...])
 344
 345 Write a Subdir.sd.mk in each directory.  The toplevel one should
 346 probably contain:
 347
 348   include subdirmk/usual.mk
 349   include subdirmk/regen.mk
 350
 351 Write a Perdir.sd.mk in the toplevel, if you want.  It should probably
 352 have:
 353
 354   &:include subdirmk/cdeps.sd.mk
 355   &:include subdirmk/clean.sd.mk
 356
 357 Hints
 358 -----
 359
 360 You can convert your project incrementally.  Start with the top-level
 361 Makefile.in and rename it to Subdir.sd.mk, and add the appropriate
 362 stuff to configure.ac, and fix everything up.  Leave the existing
 363 $(MAKE) -C for your existing subdirectories alone.  Then you can
 364 convert individual subdirectories, or classes of subdirectories, at
 365 your leisure.  (You must be /sure/ that each subdirectory will be
 366 entered only once at a time, but your existing recursive make descent
 367 system should already do that or you already have concurrency bugs.)
 368
 369 Aside from this, be very wary of any invocation of $(MAKE) anywhere.
 370 This is a frequent source of concurrency bugs in recursive make build
 371 systems.  When combined with nonrecursive make it's all in the same
 372 directory and there is nothing stopping the different invocations
 373 ending up trying to make the same targets at the same time. That
 374 causes hideous racy lossage.  There are ways to get this to work
 375 reliably but it is advanced stuff.
 376
 377 If you make syntax errors, or certain kinds of other errors, in your
 378 makefiles, you may find that just `make' is broken now and cannot get
 379 far enough to regenerate a working set of makefiles.  If this happens
 380 just rerun ./config.status by hand.
 381
 382 If you go back and forth between different versions of your code you
 383 can sometimes find that `make' complains that one of your Subdir.sd.mk
 384 files is missing: typically, if iot was used and therefore a
 385 dependency in some other version of your code.  If you run `make
 386 clean' (or `make realclean') these dependencies are suppressed, which
 387 will clear up the problem.
 388
 389
 390 Legal information
 391 -----------------
 392
 393 subdirmk is
 394  Copyright 2019 Mark Wooding
 395  Copyright 2019 Ian Jackson
 396
 397     subdirmk and its example is free software; you can redistribute it
 398     and/or modify it under the terms of the GNU Library General Public
 399     License as published by the Free Software Foundation; either
 400     version 2 of the License, or (at your option) any later version.
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 402     This is distributed in the hope that it will be useful, but
 403     WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 404     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 405     Library General Public License for more details.
 406
 407     You should have received a copy of the GNU Library General Public
 408     License along with this library as the file LGPL-2.
 409     If not, see https://www.gnu.org/.
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 411 Individual files generally contain the following tag in the copyright
 412 notice, instead of the full licence grant text:
 413   SPDX-License-Identifier: LGPL-2.0-or-later
 414 As is conventional, this should be read as a licence grant.
 415
 416 Contributions are accepted based on the git commit Signed-off-by
 417 convention, by which the contributors' certify their contributions
 418 according to the Developer Certificate of Origin version 1.1 - see
 419 the file DEVELOPER-CERTIFICATE.
 420
 421 Where subdirmk is used by and incorporated into another project (eg
 422 via git subtree), the directory subdirmk/ is under GNU LGPL-2.0+, and
 423 the rest of the project are under that other project's licence(s).
 424 (The project's overall licence must be compatible with LGPL-2.0+.)