大型项目的 FORTRAN Makefile

Question

我在 Fortran95 中开始了一个新项目，该项目应该很快就会变大（很多模块）。目前我只有

• 输出.f90
• moldyn.f90

output.f90 包含一个带有几个公共变量、两个公共子例程和两个私有子例程的模块。 Moldyn.f90 包含调用 output.f90 中包含的两个公共子例程的主程序。

这是我第一次处理大型项目，因此我想通过创建一个通用且易于调整的 Makefile 来尽可能地自动化编译和链接。我之前创建的 Makefile 只是“硬编码”的编译和链接语句，对于一个大型项目，我想自动化这个过程（但不使用其他工具作为 CMake）。

这是我的尝试，不幸的是它不起作用：

# ========
# Makefile
# ========

# Makefile name
MF = Makefile

# ==========
# Executable
# ==========

# Executable name
EXE = $(BINDIR)/moldyn.x

# ========
# Compiler
# ========

# Fortran compiler
FC = gfortran

# Fortran flags
FFLAGS = -O2 -Wall -Warray-bounds -fbounds-check

# ===========
# Directories
# ===========
SRCDIR = src
BINDIR = bin
OBJDIR = obj
MODDIR = mod

# ========
# Suffixes
# ========

.SUFFIXES:
.SUFFIXES: .f90 .o .mod

# ===================
# Sources and objects
# ===================

SRC = \
    $(SRCDIR)/moldyn.f90\
    $(SRCDIR)/output.f90

OBJ = $(SRC:$(SRCDIR)%.f90=$(OBJDIR)%.o)

# =====
# Rules
# =====

all:
    @echo $(SRC)
    @echo $(OBJ)

moldyn: $(OBJDIR)/.o $(EXE)

$(EXE): $(OBJ)
    $(FC) $(FFLAGS) -o $(SRCDIR)/$@ $(OBJ)

$(OBJDIR)/.o:
    $(FC) $(FFLAGS) -c $(SRC)

$(OBJ): $(MF)

# =======
# Folders
# =======

$(BINDIR):
    mkdir -p $(BINDIR)

$(OBJDIR):
    mkdir -p $(OBJDIR)

$(MODDIR):
    mkdir -p $(MODDIR)

# =====
# Clean
# =====

clean:
    rm -f src/*~
    rm -fr $(BINDIR) $(OBJDIR) $(MODDIR)

我认为混乱来自这样一个事实，即我在 src/ 文件夹中有源代码，我想在 obj/ 文件夹中创建 .o 并在 bin/ 文件夹中创建可执行文件。 .mod 文件也起作用，因为它们是在 dase 文件夹中创建的（那里有 makefile），但我真的不知道如何处理它们（这是我的第一个 Fortran 项目）。

谁能帮助我了解编译问题的来源？我得到的错误如下：

gfortran -O2 -Wall -Warray-bounds -fbounds-check -c src/moldyn.f90 

src/output.f90
src/moldyn.f90:20.6:

  use output, only: title, gpl
      1
Fatal Error: Can't open module file 'output.mod' for reading at (1): No such file or directory
make: *** [obj/.o] Error 1

并且似乎与 .mod 文件有关。

Answer 1

我认为您的 makefile 问题在这篇 Stack Overflow 帖子中得到了很好的回答： Automatic Ordering of Obejct Files "*.o" in a Fortran Makefile。

就您的具体错误而言，您需要在 gfortran 调用中包含 -I $(OBJDIR) 以告诉它您的 *.mod 文件在哪里。

gfortran -O2 -Wall -Warray-bounds -fbounds-check -I obj/ -c src/moldyn.f90

不过，请重新考虑 CMake。我们有一个非常大的 Fortran/C/C++ 代码库（约 800,000 行 Fortran/约 900,000 行 C/C++）并且对 CMake 非常满意。对我们来说，我们需要在 Windows/Mac/Linux 上构建/测试/部署，而 CMake 为我们完成了这些工作。我们还使用 GNU 和 Intel 编译器，它可以处理这些问题。我们还有调试和发布版本以及覆盖测试和内存泄漏版本。它还提供了一个带有 CTest 的测试工具和一个带有 CDash 的持续集成仪表板。一旦您的项目变得更大，您就可以迁移到它。因此，当您的项目很小时，请使用 Makefile 方法。如果你开始感觉到限制，那么不要把很多时间花在一些精心制作的 Makefile 生成方案上——我一直在走这条路。只需切换到 CMake——这里有一个指向 example of CMake for Fortran 的奖励链接。当我提供不请自来的建议时，不要进行“源代码”构建。原因在this blog post by Jussi Pakkanen上总结得很好。

Answer 2

您可以使用VPATH = <path> 告诉make 在哪里可以找到源文件。您将需要一个编译器标志来更改 .mod 文件的构建位置。对于gfortran，标志是-J<path>。

要指定.o 文件的构建位置，您可以执行以下操作：

# Current directory
BASEPATH = $(shell pwd)

# Absolute paths to the directories
SRCDIR = $(BASEPATH)/src
BINDIR = $(BASEPATH)/bin
OBJDIR = $(BASEPATH)/obj
MODDIR = $(BASEPATH)/mod

# Put module files in their own directory
FFLAGS += -J$(MODDIR)

# Search path for source code
VPATH = $(SRCDIR)

...

# Using VPATH, so no need to give full path to source
SRC = \
    moldyn.f90\
    output.f90

# Replace .f90 with .o
OBJ_O = $(patsubst %.f90,%.o,$(SRC)
# Prepend object path
OBJ = $(addprefix $(OBJPATH)/,$(OBJ_O))

...

$(OBJDIR)/%.o: %.f90
    # Check object and binary directories exist, make them if necessary
    # We can use the $(@D) magic variable to get the directory
    @mkdir -p $(@D)
    # $@ means the left-hand side of the recipe
    # $< means all of the right hand side
    $(FC) $(FFLAGS) -c -o $@ $<

按照 redwizard792 的建议，您可以使用 this answer 自动生成 .o 文件的依赖项。如果这样做，您还需要从该答案中包含添加到您的 makefile 中。