Makefileを使用してOSを判定し、OSごとに適切なビルドを行う方法

はじめに

この記事では、プログラムのコンパイルやビルドの際に使用するmakeコマンドとMakefileを使って OS を自動判定し、OS ごとに適切なビルドを行なう方法を詳細に解説します。
この方式を活用することで、OS の手動切り替えの手間を省き、ビルド中のエラーを防ぐことができます。

1. 前提環境

この記事では、以下の環境を前提としています:

• GNU Makeを使用する
• UNIX系のコマンド、unameがインストールされていること

unameコマンドはシステムの動作環境を取得するコマンドですが、UNIX系のツールは Windows には含まれていません。
Windows 環境の場合は、WindowsにUNIX系ツールをインストールする方法を参照して、必要なツールをインストールする必要があります。

2. makeとは

2.1. makeとはなんですか

makeはビルドツールの 1つで、コンパイルやビルドを自動化します。
ファイルの依存関係やコンパイルオプションを記述したMakefileを使用して、ビルドプロセスを実行します。

makeを実行すると、まずMakefileを読み込み、そこに記述されたビルドプロセスを開始します。
その過程で、新しく更新されたソースファイルを特定し、それらをコンパイルします。
すべてのコンパイルが終わった後、最終的な実行ファイルを作成します。

2.2. makeとMakefile

Makefileはビルドを自動化するためのテキストファイルです。その中にはソースファイルの依存関係やコンパイルオプションなどが記述されます。これらの設定はビルドプロセスを自動化し、ヒューマンエラーを防ぐことができます。

基本的なMakefileの形式は、つぎのようになります。

ターゲット: 依存ファイル
    コマンド

この Makefile について説明すると:

• ターゲット: 作成するファイルを記述します
• 依存ファイル: ターゲットの作成元となるファイルの一覧です
• コマンド: 依存ファイルからターゲットを作成するコマンドを記述します

make ではターゲットと依存ファイルの日時を比較します。依存ファイルの方が新しい場合、にコマンドを実行してターゲットを作成します。
ターゲットの方が新しいときには。コマンドによるコンパイル・ビルドは行いません。
これにより、効率的にビルドできます。

3. Makefileの作成

この記事では、Makefileに OS/アーキテクチャの判定とそれに基づくビルドの振り分けを行います。実際のビルド方法は、各 OS ごとのMakefileに記述されます。

OS やアーキテクチャの判定は、プログラムが予期せぬ挙動を示すことを防ぐために重要です。ここでは、その方法について詳しく説明します。

3.1. OSの判定

Windows 環境では、環境変数 OS に起動した OS が記録され、Windows_NT となります。
一方、Linux/Mac 環境では OS 環境変数は利用できませんが、その代わり、uname -sコマンドを使って実行中の OS を取得できます。このコマンドは、POSIX標準にしたがって OS の名前を返すため、OS の種類を一貫性を持って判定することが可能となります。
また、uname -sは、多くの Unix系OS でサポートされており、その普遍性から採用しています。
これらをもとに、以下のようなMakefileのスクリプトで OS を判定します。

# set system envrion for Windows
ifeq ($(OS),Windows_NT)
    GOOS := windows
    GOMAKEFILE := make-windows.mk
else
    UNAME_OS := $(shell uname -s)
    ifeq ($(UNAME_OS),Linux)
        GOOS := linux
        GOMAKEFILE := make-linux.mk
    else ifeq ($(UNAME_OS),Darwin)
        GOOS := darwin
        GOMAKEFILE := make-mac.mk
    else
        GOOS:=unknown
        GOMAKEFILE:=make-unknown.mk
    endif
endif

このスクリプトを実行すると、GOOSには実行中の OS 名（windows,linux,darwinなど）が入ります。また、GOMAKEFILE には、OS ごとの Makefile のファイル名が入ります。

OS が判別不可能な場合には、GOOSにはunknownがセットされます。
この場合には、エラーメッセージを表示してビルドを中止すべきです。

3.2. アーキテクチャの判定

uname -mコマンドを使用して、実行中の CPU のアーキテクチャを判定します。
このコマンドの結果に基づいて、GOARCHには判定されたアーキテクチャ名が設定されます
Makefileのスクリプトは、以下のようになります。

# set architecture
UNAME_MACHINE:=$(shell uname -m)
ifeq ($(UNAME_MACHINE),x86_64)
    GOARCH := amd64
else ifeq ($(UNAME_MACHINE),i686)
    GOARCH := 386
else ifeq ($(UNAME_MACHINE),aarch64)
    GOARCH := arm64
else
    GOARCH := unknown
endif

上記のスクリプトでは、GOARCHに判定したアーキテクチャが設定されます。

3.3. 環境の引き継ぎ

取得した OS、アーキテクチャは、各 OS ごとの Makefile に架橋変数として引き継がれます。
そのため、ファイルの先頭にexportを記述します。

3.4. 最終的なMakefileの作成

上記のセクションをもとにMakefileを作成します。
作成したMakefileは、OSを自動的に判定して、それぞれの OS ごとに作成したMakefileを呼び出しています。

最終的なMakefileは、つぎのようになります。

上記の Makefile は、Goプロジェクトの基本的なテンプレートです。プロジェクトに応じて適宜追加や修正をしてください。

注意

• 見やすさを考慮しインデントには空白を使用していますが、実際のMakefileではインデントにタブを使用する必要があります。このMakefileを使用する場合は、インデントをタブに変更してください。
  たとえば、Visual Studio Codeの場合は「インデントをタブの変換」でタブに変換できます。

さいごに

本記事を通じて、makeコマンドとMakefileを使った OS の自動判定とそれに対応するビルド方法について解説しました。
これにより、さまざまな OS でのビルドを簡単に管理することが可能になります。
この方法を適用することで、開発者は手動での OS 切り替えから解放され、より効率的に作業を進めることができます。

それでは、Happy Hacking!

技術用語と注釈

• uname: UNIX系オペレーティングシステムのコマンドで、システム情報を出力する
• GNU Make: ビルドツールの 1つで、Makefileに記述されたルールにしたがってビルドを実行する
• Makefile: makeコマンドが使用するファイルで、ビルドプロセスを記述する

参考資料

Webサイト

• GNU Make: https://www.gnu.org/software/make/