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