此教程將計劃以兩部分內容呈現，目標是從零基礎到 GNU make 最本原的原理的掌握，這是第二部分內容，分按不同的工程類型分成多個示范項目來展示。零基本可以先看第一部分：Basic Concepts：

1. ??? Basic Concepts

2. ??? Demo Projects

第二部分計劃提供以下工程示范：

1. ??? Scheme R6RS 語言規(guī)范文檔處理 [LaTeX]

2. ??? Multi threaded Download [Msys2 Packages]

3. ??? C/C++ Project Templates

4. ??? Erlang Project Templates

5. ??? Unit Test

完整《Makefile 光學教程》以及 GNU M4 教程參考開源文檔：https://github.com/Jeangowhy/opendocs/blob/main/Makefile.md

GNU Make 不像 CMake 等現代的自動化構建工具，內部提供了基本的網絡功能。但是，Make 可以通過 shell 與各種工具進行配合作戰(zhàn)，一點不影響它發(fā)揮 Makefile 腳本的功能性。另外，Make 插件接口可以很方便接入 C/C++ 編寫的程序，但是通常不需要這樣做。直接通過 shell 配合 Node 或者 Deno 等開發(fā)平臺，或者直接使用的命令行工具，如 curl 和 wget 等等就可以很好地完成網絡訪問功能。

關于 curl 和 wget，它們都是網絡訪問工具，前者依賴 libcurl，后者獨立，都支持文件上傳下載，分別使用 -F 和 --post-file 參數上傳文件。另外，curl 默認輸出到 stdout，wget 則是輸出到文件，可以通過 -o stdout 重定向到標準輸出文件。

curl 通用性較好，并且支持常見的協(xié)議：FTP, FTPS, GOPHER, HTTP, HTTPS, SCP, SFTP, TFTP, TELNET, DICT, LDAP, LDAPS, FILE, POP3, IMAP, SMTP, RTMP and RTSP。wget 支持 HTTP, HTTPS and FTP。https://eternallybored.org/misc/wget/

當然，這些工具限制性較多，適用于簡單的靜態(tài)頁面處理，這些下載工具非常專職，沒有多線程模式，make 提供的多進程構建功能就可以很好地實現多線程下載。另外使用 Node 或者 Deno 平臺，或者是 Python 等等，使用異步 I/O 就可以很方便實現類型多線程下載的功能。但是別忘了，這里是《面向 Makefile 編程》，并且 wget 不會檢查是否已經下載過文件。

另外，wget 實現了遞歸下載功能，很像曾經的 webzip 網站打包軟件，可以下載頁面上匹配條件的鏈接文件。需要使用 -l 和 -np 參數來避免下載整個站點，除非確實是這樣的目的：

使用 make 多進程下載，首先就必需“搞”到文件鏈接地址列表。但是 make 雖然天生就是處理字符串的宏編程工具，但是它是專職于構建系統(tǒng)的，提供的字符串處理函數也是基于文件名的處理。即使是其內置的 patsust 字符串替換函數，也只是按“空格”、“Tab”或“換行”作為分隔的列表進行字符串的替換操作，本身不提供向字符串插入功能字符的功能，如插入換行符這種操作是不能夠的。

因此，在處理 JSON 這樣的數據時需要使用 jq 這樣的外部工具來打配合，或者更自由的方案是編寫 Node 或者 Deno 等等平臺的 JavaScript/TypeScript 腳本擴展。JSON 作為一個通用數據格式規(guī)范，應該領域非常廣泛，個人認為它的價值超過 XML 格式，至少比 XML 節(jié)能多了。https://jqlang.github.io/jq/

jq 是命令行工具，它可以格式化 json 數據，也可以指定 filter 過濾器來查詢 json 中對應的數據。最基本的就是 . 這個過濾器，它表示等值，輸入什么就輸出什么。然后就是各種獲取指定數據的過濾器，這里介紹幾種最基礎最常用的：

1. Object Identifier-Index: .string

2. Object Index: [string]

3. Array Index: [number]

4. Array/String Slice: .[<number>:<number>]?

示范使用 curl 和 jq 處理 Msys2 軟件包 API 接口數據，接口返回 JSON 數據會包含軟件包在 Msys2 數據庫中的精確匹配、模糊匹配到的名字，：?

如果 json 文件已經下載到本地還可以直接使用 more or less 命令配合管道操作符將文件內容傳遞給 jq 命令進行解析，以下命令提供參考，最終輸出結果是 "mingw-w64-pkg-config"：

這里給 Msys2 作個簡要介紹，并說明如何從 Cygwin 發(fā)展到 MinGW，再到 Msys2 交叉編譯環(huán)境。

1995 年 Cygnus 工程師 Steve Chamberlain 發(fā)現 Windows 系統(tǒng)使用的 COFF 目標文件，即可執(zhí)行文件格式，與此同時 GNU 的工具鏈已經支持 x86 和 COFF 的目標文件，并提供 C 語言庫 newlib，這是嵌入式系統(tǒng)上的 C 標準庫的實現。他認為既然 GNU 的工具鏈已經能夠編譯生成 x86 指令集的機器碼，并可鏈接生成 COFF 格式的目標文件，而且還提供可移植到任意平臺的 C 標準庫 newlib, 那么理論上只要將 GCC 根據對應目標平臺重新編譯，重定向作為一個交叉編譯器。那么這個 GCC 編譯器可以生成 Windows 平臺下的可執(zhí)行文件。Steve Chamberlain 開發(fā)出原型，將他這個項目命名為 Cygwin。

Cygwin 的編譯和調用方式需要依賴一層 POSIX 到 Windows API 的中間層，比起日漸龐大的 Cygwin, 或許一個最小化且不需要中間層 GNU 工具鏈更能滿足一些開發(fā)的需求, 于是 Colin Peters 在 1998 年創(chuàng)建了一個開源項目并撰寫了最初的版本，將其命名為 mingw32 (Minimalist GNU for W32)。其意思就是 Windows 上的最小化 GNU 工具鏈，Windows 簡稱為 W32。后來為了避免暗示它僅限于生成 32 位二進制文件，就移除名稱中的 32 變成 MinGW。

Msys 2.0 也是為 Windows 系統(tǒng)提供 Unix 類系統(tǒng)編譯環(huán)境的基礎平臺軟件，它是基于現代 Cygwin 和 MinGW，對 MSys 的獨立重寫版本。MSYS2 vs Cygwin，MSYS2 中的 Unix 類工具直接基于 Cygwin，因此兩者存在一些功能重疊。Cygwin 專注于在 Windows 上按原樣構建 Unix 軟件，MSYS2 則專注于構建基于 Windows API 的本地軟件。也就是說，Cygwin 移植更徹底，這就是為何 Cygwin POSIX 到 Windows 的中間層特別巨大。

有了 Msys2 就可以在 Windows 開發(fā) Unix 應用程序，并構建出可以運行在 Windows 系統(tǒng)環(huán)境中的應用程序。Msys2 本身基于 Cygwin 構建，結合了 Arch Linux 的 pacman 依賴管理工具，使用它可以很方便地安裝需要的組件，比如 ARM 嵌入式開發(fā)需要使用 GCC 交叉編譯。

MSYS2 提供一個 Unix 類系統(tǒng)環(huán)境外，還有 shell 命令行界面和軟件庫，使得在 Windows 上安裝、使用、構建和移植軟件更加容易。這意味著 Bash, Autotools, Make, Git, GCC, GDB 等等 GNU 軟件都可以通過 Pacman 軟件包管理工具進行安裝。

比如，安裝 pkg-config 應用就可以執(zhí)行以下命令安裝，這是一個開發(fā)環(huán)境的依賴處理工具，可以用它來檢測依賴庫文件的位置信息，并生成 GCC 或 MSVC 編譯器命令行參數：

Msys2 基礎軟件倉庫有三個：

1. msys2: MSYS2-dependent software

2. mingw64: 64-bit Windows 原生應用程序，使用 mingw-w64 x86_64 編譯工具鏈編譯；

3. mingw32: 32-bit Windows 原生應用程序，使用 mingw-w64 i686 編譯工具鏈編譯；

目前，已經發(fā)展出包括 LLVM 編譯工具鏈的共 7 大軟件倉庫，它們的軟件包命名規(guī)則如下：

為了避免使用長前綴名，可以使用 bash pacboy 腳本替代 pacman 執(zhí)行軟件包安裝，在軟件包名指定一個簡寫后綴即可：

Pacboy 腳本可能需要通過 pacman 安裝，如果不默認沒有提供；

秉承生命就是折騰的原則，這里不使用 pacman 這么好用的軟件包管理工具，因為它確實太好用了，我就想用 Makefile 錘它。

Msys2 雖然提供了一套 API，但是提供的功能太簡單了，只負責查軟件包的名字，至于其依賴還得通過返回的 JSON 數據去對應的 Web 頁面上找。因為，其本身提供的 Pacman 就提供了自動依賴處理功能。

既然決定要用 Makefile 這把錘，那么就用嘗試用 Node.js 給它裝上舒服一點的錘把手：編寫一個模塊腳本處理 Web 頁面的文件鏈接地址列表。

這里使用 Node 進行 JavaScrip/TypesScript 腳本編程需要了解決的一些基本概念：

1. 每個 .js 腳本文件就是一個 Node 模塊；

2. 每個腳本模塊在 Node 加載運行時，會通過模塊加載器傳入以下參數：

3. process 引用當前 Node 進程，可以通過它獲取當前運行環(huán)境信息，包括命令行參數；

4. module 當前模塊的引用，它包含 exports 變量，用于導出模塊中需要導出的符號；

命令行參數保存在 `process.argv` 變量，是字符串列表，首個元素即 0 號索引對應的是 Node 進程文件路徑，其次是當前腳本模塊路徑，后面是其它命令行參數。使用 `length` 屬性可以獲取命令行參數數量，甚至還可以使用 `Object.keys(process.argv).length`。

Node 模塊沒有默認入口函數，將模塊腳本傳遞給 node 命令就執(zhí)行它，如果執(zhí)行取決于模塊代碼邏輯。但是有一個默認導出符號 exports.default，默認導出符號和 exports 其它所有導出符號構成整個模塊的可以供外部調用的接口。使用 require() 方法就可以引用其它腳本模塊，或者在最新版本中，使用 import 引用 ESM 規(guī)范模塊。

Node 模塊實現代碼放到面，現在來實現 Makefile 腳本：

1. 定義了 Trace 調試宏函數，設置 TRACE 變量就可以激活它打印函數調用信息；

2. 定義了 counter 計數器，此函數借用了 shell 環(huán)境中的 $((a+b)) 算術語法；

3. 定義了一個 PACKGE 指定記錄等下載的文件列表，列表使用 file 讀?。?/p>

4. 每個待下載文件將使用靜態(tài)匹配規(guī)則映射為使用 foeach 生成的?pkg1 pkg2 pkg3 ... 等等；

5. 獲取文件列表使用 %.init 規(guī)則，調用 shell 命令執(zhí)行 Node 的 JavaScript 腳本獲得；

counter 計數器將用來映射 PACKAGE 文件列表，每一個行使用前綴名 pkg 加序號表示，映射后的名稱就可以作為規(guī)則中的 Target 命令使用，因為所以文件沒有依賴關系，都是獨立的構建目標。通過 -jN 指定 Makefile 運行的進程數據，即可以實現多進程下載。但有一個問題：如果手動更新列表文件，那么 Makefile 腳本執(zhí)行時就會執(zhí)行初始目標的構建，去調用外部腳本獲取新的列表：?

以下為 Node 腳本模擬擴展，供 Make 調用以獲取 Msys2 軟件倉庫中軟件包以及依賴包下載地址，暫時命名為 msys2pac.js，和 Makefile 腳本中調用一致即可。此腳本將近 200 行，對于《面向 Makefile 編程》來說，有點“奪目”了。這里就作一個簡單的說明：

1. 腳本中設置了一個 help() 函數，在輸入參數不正確時提示使用方法；

2. 腳本中使用了 Fetch API，這是 Node 試用特性，為了消隱警告信息重置了 warning 事件；

3. Prefix ApiInfo PackageInfo 等等都用于說明 Msys2 API 接口返回的 JSON 數據結構引入的類型定義，目標是為啟用?TypeScript LSP 服務智能提示參考；

以上這些輔助性功能就占據腳本將近一半，接下來主要是三個功能函數，用于查詢軟件包歸屬的分類，并分類頁面提供的地址去提供出 Web 頁面的下載地址。因為依賴關系是多層的，腳本中設置了 3 層頁面跳轉。腳本并不一定處理好所有依賴包，目前只處理了常規(guī)的依賴包頁面，還有 Virtual Package，至于會不會有其它特殊的頁面還不清楚，這可能會導致腳本運行報錯，就需要根據具體問題進行處理。