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Day 23

個人 Advent Calendar 2025

@lamela

Makefileで同一ソースから複数ビルドする方法

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はじめに

cやc++での開発中にコンパイル時の悩みがあったりすらことがあります。

  • 「通常版」とは別に、詳細なログを出力する「デバッグ版」が欲しい
  • 新機能を試すための「実験版」を、元のコードを汚さずに作りたい
  • 最終的な「リリース版」では、パフォーマンスのためにデバッグコードをすべて無効化したい

最も手軽な方法はソースコードを丸ごとコピーして修正することですが、これでは修正箇所が増えるたびにすべてのコピーを同期させねばならずバグの温床になったりします。

ここでは、ソースコードを一切重複させることなく、プリプロセッサマクロとMakefileを連携させて、コンパイル時に機能のON/OFFを切り替え、複数バージョンの実行ファイルをスマートにビルド・管理するテクニックを紹介しようと思います。

コンパイル設定

C/C++の「プリプロセッサ」とビルドツール「Make」の設定を考えます。

1. プリプロセッサ（#ifdef, #if）

ソースコードがコンパイラに渡される前に、特定の条件に基づいてコードの一部をコンパイル対象に含めたり、除外したりする機能です。

#ifdef DEBUG
    printf("デバッグ情報: x = %d\n", x);
#endif

DEBUGマクロが定義されていない場合、このprintfはコンパイルされません。実行時の分岐（if文）と違い、バイナリに含まれないため、オーバーヘッドがゼロです。

2. makeとコンパイラフラグ（-D）

makeは、コンパイラ（gccなど）を呼び出す際に-Dフラグを渡すことができます。

gcc -DDEBUG main.c -o app_debug

これは、ソースコードの先頭に#define DEBUG 1と書かれているのと等価な状態を作り出します。

設定の効果

これらを組み合わせて、

「makeでビルドするターゲットに応じて、#ifdefで囲われたコードの有効/無効を切り替える」

という仕組みを実装可です。

実践例：ログ出力のON/OFFを切り替える

簡単なサンプルで見ていきましょう。詳細なログ出力機能を持つVERBOSEモードを実装します。

プリプロセッサでコードを書き分ける

まず、ログ出力部分を#ifdef VERBOSE ... #endifで囲みます。

// main.c
#include <stdio.h>

void process_data() {
    // VERBOSEマクロが定義されている時だけ、このブロックがコンパイルされる
#ifdef VERBOSE
    printf("[Verbose] データ処理を開始します...\n");
#endif

    printf("データ処理が完了しました。\n");

#ifdef VERBOSE
    printf("[Verbose] データ処理を終了します。\n");
#endif
}

int main() {
    printf("--- アプリケーション開始 ---\n");
    process_data();
    printf("--- アプリケーション終了 ---\n");
    return 0;
}

重要なポイント

このコードは、VERBOSEマクロが定義されていなければ、printfの呼び出し自体がなかったかのようにコンパイルされます。

実行時のif文による分岐と比べても、

  • コード領域に含まれない
  • 実行時オーバーヘッドがゼロ
  • 最適化がより効きやすい

Makefileでビルドを定義する

次に、このmain.cから「通常版」と「冗長ログ版（Verbose版）」の2種類の実行ファイルをビルドするMakefileを作成します。

課題：オブジェクトファイルの衝突

単純にビルドターゲットを分けるだけでは、main.cから作られる中間ファイルmain.oが上書きされてしまい、意図しない挙動を引き起こします。

悪い例：これだとmain.oが共有されてしまう

# 悪い例
normal:
	gcc -c main.c -o main.o
	gcc main.o -o app_normal

verbose:
	gcc -DVERBOSE -c main.c -o main.o # ここでmain.oが上書きされる
	gcc main.o -o app_verbose

問題点

  • make normalの後にmake verboseを実行すると、main.oが上書きされる
  • 逆の順序でも同様の問題が発生
  • 並列ビルド（make -j）で確実に壊れる

解決策：ディレクトリを分離したMakefile

正しい例：各バージョンでオブジェクトファイルを分離

# Makefile
# コンパイラ
CC = gcc

# 基本となるコンパイラフラグ
CFLAGS_BASE = -Wall -Wextra -std=c11 -I.

# --- 出力先ディレクトリ ---
OUT_DIR = bin
OBJ_BASE_DIR = obj

# --- ターゲット定義 ---
.PHONY: all clean normal verbose

# `make all` でnormalとverboseの両方をビルド
all: normal verbose

# 最終的な実行ファイルのパスを指定
normal: $(OUT_DIR)/app_normal
verbose: $(OUT_DIR)/app_verbose

# --- Normal版のビルドルール ---
OBJ_NORMAL_DIR = $(OBJ_BASE_DIR)/normal
OBJS_NORMAL = $(patsubst %.c,$(OBJ_NORMAL_DIR)/%.o,main.c)
CFLAGS_NORMAL = $(CFLAGS_BASE)

$(OUT_DIR)/app_normal: $(OBJS_NORMAL) | $(OUT_DIR)
	@echo "Linking normal version..."
	$(CC) $^ -o $@
	@echo "Build successful: $@"

$(OBJ_NORMAL_DIR)/%.o: %.c | $(OBJ_NORMAL_DIR)
	@echo "Compiling for normal: $<"
	$(CC) $(CFLAGS_NORMAL) -c $< -o $@

# --- Verbose版のビルドルール ---
OBJ_VERBOSE_DIR = $(OBJ_BASE_DIR)/verbose
OBJS_VERBOSE = $(patsubst %.c,$(OBJ_VERBOSE_DIR)/%.o,main.c)
CFLAGS_VERBOSE = $(CFLAGS_BASE) -DVERBOSE # VERBOSEマクロを定義！

$(OUT_DIR)/app_verbose: $(OBJS_VERBOSE) | $(OUT_DIR)
	@echo "Linking verbose version..."
	$(CC) $^ -o $@
	@echo "Build successful: $@"

$(OBJ_VERBOSE_DIR)/%.o: %.c | $(OBJ_VERBOSE_DIR)
	@echo "Compiling for verbose: $<"
	$(CC) $(CFLAGS_VERBOSE) -c $< -o $@

# --- ディレクトリ作成ルール ---
# $(OUT_DIR)や$(OBJ_NORMAL_DIR)などが存在しない場合に自動で作成する
$(OUT_DIR) $(OBJ_NORMAL_DIR) $(OBJ_VERBOSE_DIR):
	@echo "Creating directory: $@"
	@mkdir -p $@

# --- クリーンアップ ---
clean:
	@echo "Cleaning up..."
	@rm -rf $(OBJ_BASE_DIR) $(OUT_DIR)
	@echo "Clean complete."

ポイント

1. オブジェクトディレクトリの分離

OBJ_NORMAL_DIR = $(OBJ_BASE_DIR)/normal   # obj/normal/
OBJ_VERBOSE_DIR = $(OBJ_BASE_DIR)/verbose # obj/verbose/

バージョンごとにオブジェクトファイルの置き場所を完全に分離しています。

2. コンパイラフラグの定義

CFLAGS_NORMAL = $(CFLAGS_BASE)
CFLAGS_VERBOSE = $(CFLAGS_BASE) -DVERBOSE # ここが違い

verbose版のコンパイルフラグにだけ-DVERBOSEを追加。これが機能切り替えの核心です。

3. パターンルールによる自動ビルド

$(OBJ_NORMAL_DIR)/%.o: %.c | $(OBJ_NORMAL_DIR)
	$(CC) $(CFLAGS_NORMAL) -c $< -o $@
  • %.o: %.c：.cファイルから.oファイルを作るルール
  • | $(OBJ_NORMAL_DIR)：Order-only prerequisite（ディレクトリが存在することを保証）
  • $<：最初の依存ファイル（ここでは.cファイル）
  • $@：ターゲット（ここでは.oファイル）

4. ディレクトリ自動作成

$(OUT_DIR) $(OBJ_NORMAL_DIR) $(OBJ_VERBOSE_DIR):
	@mkdir -p $@

mkdir -pにより、ビルドに必要なディレクトリがなければ自動的に作成されます。

実行

このMakefileを使ってビルドし、それぞれの実行結果を比べてみます。

# 全てをビルド
$ make all




# 通常版を実行
$ ./bin/app_normal



# Verbose版を実行
$ ./bin/app_verbose

これで、振る舞いの異なる2つの実行ファイルが再生されると思います。

発展例：複数のビルドオプション

例1: Debug / Release / Profile

# デバッグビルド（最適化なし、デバッグ情報あり）
CFLAGS_DEBUG = $(CFLAGS_BASE) -g -O0 -DDEBUG

# リリースビルド（最適化最大、デバッグ情報なし）
CFLAGS_RELEASE = $(CFLAGS_BASE) -O3 -DNDEBUG

# プロファイルビルド（最適化あり、プロファイル情報生成）
CFLAGS_PROFILE = $(CFLAGS_BASE) -O2 -pg -DPROFILE

例2: 機能の組み合わせ

# ベース機能のみ
CFLAGS_BASE_ONLY = $(CFLAGS_BASE)

# 詳細ログ付き
CFLAGS_VERBOSE = $(CFLAGS_BASE) -DVERBOSE

# 実験的機能付き
CFLAGS_EXPERIMENTAL = $(CFLAGS_BASE) -DEXPERIMENTAL

# 詳細ログ + 実験的機能
CFLAGS_FULL = $(CFLAGS_BASE) -DVERBOSE -DEXPERIMENTAL

例3: プラットフォーム別ビルド

# Linux向け
CFLAGS_LINUX = $(CFLAGS_BASE) -DPLATFORM_LINUX -pthread

# Windows向け（MinGW）
CFLAGS_WINDOWS = $(CFLAGS_BASE) -DPLATFORM_WINDOWS -lws2_32

# macOS向け
CFLAGS_MACOS = $(CFLAGS_BASE) -DPLATFORM_MACOS -framework CoreFoundation

プリプロセッサの高度なテクニック

テクニック1: 条件付きコンパイル

#ifdef DEBUG
    #define LOG(msg) printf("[DEBUG] %s\n", msg)
#else
    #define LOG(msg) // 何もしない（コンパイル時に削除）
#endif

int main() {
    LOG("アプリケーション開始");
    // ...
}

利点：

  • Release版ではLOGマクロが完全に消える
  • パフォーマンスへの影響がゼロ

テクニック2: 数値レベルによる制御

#define LOG_LEVEL_ERROR   1
#define LOG_LEVEL_WARNING 2
#define LOG_LEVEL_INFO    3
#define LOG_LEVEL_DEBUG   4

#ifndef LOG_LEVEL
    #define LOG_LEVEL LOG_LEVEL_INFO
#endif

#if LOG_LEVEL >= LOG_LEVEL_ERROR
    #define LOG_ERROR(msg) printf("[ERROR] %s\n", msg)
#else
    #define LOG_ERROR(msg)
#endif

#if LOG_LEVEL >= LOG_LEVEL_WARNING
    #define LOG_WARNING(msg) printf("[WARNING] %s\n", msg)
#else
    #define LOG_WARNING(msg)
#endif

#if LOG_LEVEL >= LOG_LEVEL_INFO
    #define LOG_INFO(msg) printf("[INFO] %s\n", msg)
#else
    #define LOG_INFO(msg)
#endif

#if LOG_LEVEL >= LOG_LEVEL_DEBUG
    #define LOG_DEBUG(msg) printf("[DEBUG] %s\n", msg)
#else
    #define LOG_DEBUG(msg)
#endif

Makefileでのレベル指定：

# エラーのみ
CFLAGS_ERROR_ONLY = $(CFLAGS_BASE) -DLOG_LEVEL=1

# エラー + 警告
CFLAGS_WARNING = $(CFLAGS_BASE) -DLOG_LEVEL=2

# 通常（INFOまで）
CFLAGS_INFO = $(CFLAGS_BASE) -DLOG_LEVEL=3

# 全て（DEBUGまで）
CFLAGS_DEBUG = $(CFLAGS_BASE) -DLOG_LEVEL=4

テクニック3: アサーションの制御

#ifdef ENABLE_ASSERTIONS
    #define ASSERT(condition, message) \
        do { \
            if (!(condition)) { \
                fprintf(stderr, "Assertion failed: %s\n", message); \
                abort(); \
            } \
        } while(0)
#else
    #define ASSERT(condition, message) // リリース版では削除
#endif

int main() {
    int x = 10;
    ASSERT(x > 0, "x must be positive");
    // ...
}

実用的なMakefileパターン集

パターン1: 複数ソースファイル対応

# ソースファイル一覧
SRCS = main.c utils.c math_ops.c

# 各バージョンのオブジェクトファイル
OBJS_NORMAL = $(patsubst %.c,$(OBJ_NORMAL_DIR)/%.o,$(SRCS))
OBJS_VERBOSE = $(patsubst %.c,$(OBJ_VERBOSE_DIR)/%.o,$(SRCS))

パターン2: 自動依存関係生成

# .dファイルに依存関係を保存
$(OBJ_NORMAL_DIR)/%.o: %.c | $(OBJ_NORMAL_DIR)
	$(CC) $(CFLAGS_NORMAL) -MMD -MP -c $< -o $@

# 依存関係ファイルをインクルード
-include $(OBJS_NORMAL:.o=.d)

パターン3: 並列ビルド対応

# 並列ビルドを安全にするための記述
.NOTPARALLEL: # 特定のターゲットを順次実行

# または、ターゲット間の依存関係を明示
verbose: | normal # normalが完了してからverbose

まとめ

Makefileとプリプロセッサマクロを組み合わせることで、コードの重複を排除し、クリーンで便利なビルドを行えるようになります。

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