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 Global definitions
 109 ------------------
 110
 111 If want to set global variables, such as CC, that should only be done
 112 once.  You can put them in your top-level Subdir.sd.mk, or a separate
 113 file you `include' and declare using SUBDIRMK_MAKEFILES.
 114
 115 If you need different settings of variables like CC for different
 116 subdirectories, you should probably do that with target-specific
 117 variable settings.  See the info node `(make) Target-specific'.
 118
 119 Subdirectory templates `.sd.mk' vs plain autoconf templates `.mk.in'
 120 --------------------------------------------------------------------
 121
 122 There are two kinds of template files.
 123
 124  Filename                 .sd.mk                  .mk.in
 125
 126  Processed by             &-substitution,         autoconf only
 127                           then autoconf
 128
 129  Instantiated             Usu. once per subdir    Once only
 130
 131  Need to be mentioned     No, but Subdir.sd.mk    All not in subdirmk/
 132  in configure.ac?         via SUBDIRMK_SUBDIRS    via SUBDIRMK_MAKEFILES
 133
 134  How to include           `&:include foo.sd.mk'   `include foo.mk'
 135                           in all relevant .sd.mk  in only one
 136                           (but not needed for     Subdir.sd.mk
 137                            Subdir and Perdir)
 138
 139 If you `include subdirmk/regen.mk', dependency management and
 140 automatic regeneration for all of this template substitution, and for
 141 config.status etc. is done for you.
 142
 143 Tables of file reference syntaxes
 144 ---------------------------------
 145
 146 In a nonrecursive makefile supporting out of tree builds there are
 147 three separate important distinctions between different file
 148 locations:
 149
 150  (i) In the build tree, or in the source tree ?
 151
 152  (ii) In (or relative to) the subdirectory to which this Subdir.sd.mk
 153      relates, or relative to the project's top level ?
 154
 155  (iii) Absolute or relative pathname ?
 156      (Usually relative pathnames suffice.)
 157
 158 Path construction &-expansions are built from the following:
 159
 160                       Relative paths in...   Absolute paths in...
 161                       build     source       build           source
 162
 163   This directory      &         &,           &@              &@,
 164   Top level           .         &;           &@.             &@;
 165
 166 In more detail, with the various options for what comes next:
 167
 168       Recommended     Relative paths in...   Absolute paths in...
 169              for      build     source       build           source
 170
 171   This       lc       &file     &,file       &@file          &@,file
 172   directory  any      &/file    &,/file      &@/file         &@,/file
 173              several  & f g h   &, f g h     &@ f g h        &@, f g h
 174
 175   Top        lc       file      &;file       &@.file         &@;file
 176   level      any      file      &;/file      &@./file        &@;/file
 177              several  f g h     &; f g h     &@. f g h       &@; f g h
 178              .mk.in   file      $(src)/file  $(abs)/file     $(abs_src)/file
 179
 180 Substitution syntax
 181 -------------------
 182
 183 In general & expands to the subdirectory name when used for a
 184 filename, and to the subdirectory name with / replaced with _ for
 185 variable names.
 186
 187 Note that & is processed *even in makefile comments*.  The substitutor
 188 does not understand make syntax, or shell syntax, at all.  However,
 189 the substitution rules are chosen to work well with constructs which
 190 are common in makefiles.
 191
 192 In the notation below, we suppose that the substitution is being in
 193 done in a subdirectory sub/dir of the source tree.  In the RH column
 194 we describe the expansion at the top level, which is often a special
 195 case (in general in variable names we call that TOP rather than the
 196 empty string).
 197
 198 &CAPS           =>      sub_dir_CAPS                    or TOP_CAPS
 199 &lc             =>      sub/dir/lc                      or lc
 200         Here CAPS is any ASCII letter A-Z and lc is a-z.
 201         The assumption is that filenames are usually lowercase and
 202         variables usually uppercase.  Otherwise, use another syntax:
 203
 204 &_              =>      sub_dir_                        or TOP_
 205 &=_             =>      sub_dir                         or TOP
 206
 207 &/              =>      sub/dir/                        or nothing
 208 &=/             =>      sub/dir                         or .
 209
 210 &,lc    => $(top_srcdir)/sub/dir/lc       &,/   => $(top_srcdir)/sub/dir/
 211 &;lc    => $(top_srcdir)/lc               &;/   => $(top_srcdir)/
 212
 213 &@lc    => $(PWD)/sub/dir/lc              &@/   => $(PWD)/sub/dir/
 214 &@.lc   => $(PWD)/lc                      &@./  => $(PWD)/
 215 &@,lc   => $(abs_top_srcdir)/sub/dir/lc   &@,/  => $(abs_top_srcdir)/sub/dir/
 216 &@;lc   => $(abs_top_srcdir)/lc           &@;/  => $(abs_top_srcdir)/
 217
 218 In general:
 219     =   return subdir without delimiter (not allowed with `,' `;' `@')
 220     ,   pathname of this subdirectory in source tree
 221     ;   pathname of top level of source tree
 222     .   pathname of this directory in build tree, `@' must be specified
 223     @   absolute pathnames
 224     /   terminates the escape (needed if next is not lwsp or space)
 225   lwsp  starts multi-word processing (see below)
 226
 227 So pathname syntax is a subset of:
 228     '&' [ '@' ] [ ',' | ';' | '.' ] [ lc | '/' ]
 229
 230     To avoid incomprehensible .sd.mk files, some combinations are not
 231     allowed.  For example `&=./' would mean `.' and `&./' would be the
 232     empty string.  Variations with `=' and one of `@' `,' `;' are
 233     uncommon and must be written using make variables instead.
 234
 235 &&              =>      &&              for convenience in shell runes
 236 \&              =>      &               general escaping mechanism
 237
 238 & thing thing... &      &@ thing thing... &
 239                         &. thing thing... &
 240 &, thing thing... &     &@, thing thing... &
 241 &; thing thing... &     &@; thing thing... &
 242         Convenience syntax for prefixing multiple filenames.
 243         Introduced by & followed by lwsp where lc could go.
 244         Each lwsp-separated non-ws word is prefixed by &/ etc.
 245         etc. respectively.  No other & escapes are recognised.
 246         This processing continues until & preceded by lwsp,
 247         or until EOL (the end of the line), or \ then EOL.
 248
 249 &:<directive> <args>....
 250         recognised at start of line only (possibly after lwsp)
 251         args are processed for &
 252
 253 &:include filename              filename should usually be foo.sd.mk
 254 &:-include filename             tolerate nonexistent file
 255         filenames are relative to $(top_srcdir)
 256
 257 &!<lwsp>        disables & until EOL (and then disappears)
 258
 259 &#      delete everything to end of line
 260         (useful if the RHS contains unrecognised & constructions)
 261
 262 &!STUFF
 263         changes the escape sequence from & to literally STUFF
 264         STUFF may be any series of of non-whitespace characters,
 265         and is terminated by EOL or lwsp.  &!STUFF and the lwsp
 266         are discarded.
 267
 268         After this, write STUFF instead of &, everywhere.
 269         The effect is global and lasts until the next setting.
 270         It takes effect on &:include'd files too, so maybe set
 271         it back before using &:include.
 272
 273         Notably
 274                 STUFFSTUFF      =>      STUFFSTUFF
 275                 \STUFF          =>      STUFF
 276                 STUFF!&         set escape back to &
 277
 278 &TARGETS_things
 279         Handled specially.  If mentioned, declares that this
 280         subdir ought to have a target `things'.  The rule will be
 281                 &/things:: $(&TARGETS_things)
 282
 283         You may extend it by adding more :: rules for the target,
 284         but the preferred style is to do things like this:
 285                 &TARGETS_check += & test-passed.stamp
 286
 287         It is important to mention &TARGETS_things at least once in
 288         the context of each applicable directory, because doing so
 289         arranges that the *parent* will also have a `things' target
 290         which recursively implies this directory's `things'.
 291
 292         Must be spelled exactly &TARGETS_things.  &_TARGETS_things,
 293         for example, is not magic.  But mentioning &TARGETS_things in
 294         a #-comment *does* work because the & filter does not care
 295         about comments.
 296
 297         `all' is extra special: every directory has an `all'
 298         target, which corresponds to &TARGETS.
 299
 300 Subdirectory and variable naming
 301 --------------------------------
 302
 303 The simple variable decoration scheme does not enforce a strict
 304 namespace distinction between parts of variable names which come from
 305 subdirectory names, and parts that mean something else.
 306
 307 So it is a good idea to be a bit careful with your directory naming.
 308 `TOP', names that contain `_', and names that are similar to parts of
 309 make variables (whether conventional ones, or ones used in your
 310 project) are best avoided.
 311
 312 If you name your variables in ALL CAPS and your subdirectories in
 313 lower case with `-' rather than `_', there will be no confusion.
 314
 315 Incorporating this into your project
 316 ------------------------------------
 317
 318 Use `git-subtree' to merge the subdirmk/ directory.  You may find it
 319 useful to symlink the DEVELOPER-CERTIFICATE file (git can store
 320 symlinks as symlinks - just `git add' the link).  And you probably
 321 want to mention the situation in your top-level COPYING.
 322
 323 Symlink autogen.sh into your project toplevel.
 324
 325 In your configure.ac, say
 326
 327   m4_include([subdirmk/subdirmk.ac])
 328   SUBDIRMK_SUBDIRS([...list of subdirectories in relative syntax...])
 329
 330 Write a Subdir.sd.mk in each directory.  The toplevel one should
 331 probably contain:
 332
 333   include subdirmk/usual.mk
 334   include subdirmk/regen.mk
 335
 336 Write a Perdir.sd.mk in the toplevel, if you want.  It should probably
 337 have:
 338
 339   &:include subdirmk/cdeps.sd.mk
 340   &:include subdirmk/clean.sd.mk
 341
 342 Hints
 343 -----
 344
 345 You can convert your project incrementally.  Start with the top-level
 346 Makefile.in and rename it to Subdir.sd.mk, and add the appropriate
 347 stuff to configure.ac, and fix everything up.  Leave the existing
 348 $(MAKE) -C for your existing subdirectories alone.  Then you can
 349 convert individual subdirectories, or classes of subdirectories, at
 350 your leisure.  (You must be /sure/ that each subdirectory will be
 351 entered only once at a time, but your existing recursive make descent
 352 system should already do that or you already have concurrency bugs.)
 353
 354 Aside from this, be very wary of any invocation of $(MAKE) anywhere.
 355 This is a frequent source of concurrency bugs in recursive make build
 356 systems.  When combined with nonrecursive make it's all in the same
 357 directory and there is nothing stopping the different invocations
 358 ending up trying to make the same targets at the same time. That
 359 causes hideous racy lossage.  There are ways to get this to work
 360 reliably but it is advanced stuff.
 361
 362 If you make syntax errors, or certain kinds of other errors, in your
 363 makefiles, you may find that just `make' is broken now and cannot get
 364 far enough to regenerate a working set of makefiles.  If this happens
 365 just rerun ./config.status by hand.
 366
 367
 368 Legal information
 369 -----------------
 370
 371 subdirmk is
 372  Copyright 2019 Mark Wooding
 373  Copyright 2019 Ian Jackson
 374
 375     subdirmk and its example is free software; you can redistribute it
 376     and/or modify it under the terms of the GNU Library General Public
 377     License as published by the Free Software Foundation; either
 378     version 2 of the License, or (at your option) any later version.
 379
 380     This is distributed in the hope that it will be useful, but
 381     WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 382     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 383     Library General Public License for more details.
 384
 385     You should have received a copy of the GNU Library General Public
 386     License along with this library as the file LGPL-2.
 387     If not, see https://www.gnu.org/.
 388
 389 Individual files generally contain the following tag in the copyright
 390 notice, instead of the full licence grant text:
 391   SPDX-License-Identifier: LGPL-2.0-or-later
 392 As is conventional, this should be read as a licence grant.
 393
 394 Contributions are accepted based on the git commit Signed-off-by
 395 convention, by which the contributors' certify their contributions
 396 according to the Developer Certificate of Origin version 1.1 - see
 397 the file DEVELOPER-CERTIFICATE.
 398
 399 Where subdirmk is used by and incorporated into another project (eg
 400 via git subtree), the directory subdirmk/ is under GNU LGPL-2.0+, and
 401 the rest of the project are under that other project's licence(s).
 402 (The project's overall licence must be compatible with LGPL-2.0+.)