重构OS源码后Makefile出现putstring未定义引用问题求助

在小型操作系统开发中，重构源码目录后使用Makefile编译出现putstring函数未定义引用的链接错误。此前所有文件在同一目录时编译正常，当前目录分为boot、libc、libk等模块，kmain.c调用putstring(size_t posx, size_t posy, const char *str)时触发错误。

目录结构 #

├── boot
│   ├── boot.s
│   └── grub.cfg
├── kmain.c
├── libc
│   ├── include
│   │   └── string.h
│   └── string.c
├── libk
│   ├── font.c
│   ├── include
│   │   ├── font.h
│   │   └── vga.h
│   └── vga.c
├── linker.ld
└── makefile

编译错误输出 #

mkdir -p ../build/libc
i686-elf-gcc -c libc/string.c -o ../build/libc/string.o -std=gnu99 -ffreestanding -O2 -Wall -Wextra
mkdir -p ../build/libk
i686-elf-gcc -c libk/font.c -o ../build/libk/vga.o -std=gnu99 -ffreestanding -O2 -Wall -Wextra
mkdir -p ../build/boot
i686-elf-as boot/boot.s -o ../build/boot/boot.o
i686-elf-gcc -c kmain.c -o ../build/libk/kmain.o -std=gnu99 -ffreestanding -O2 -Wall -Wextra
i686-elf-gcc -T linker.ld -o ../build/kernel.bin -ffreestanding -O2 -nostdlib \
    ../build/libc/string.o \
    ../build/libk/vga.o \
    ../build/libk/kmain.o \
    ../build/boot/boot.o \
    -lgcc
/home/neon/tools/crc/lib/gcc/i686-elf/12.2.0/../../../../i686-elf/bin/ld: ../build/libk/kmain.o: in function `kmain':
kmain.c:(.text+0x20): undefined reference to `putstring'
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [makefile:58: kernel] Fehler 1

从编译日志能看到关键错误：i686-elf-gcc -c libk/font.c -o ../build/libk/vga.o —— Makefile错误地将libk/font.c编译成了vga.o，而实际包含putstring实现的libk/vga.c完全没被编译。

问题出在libk的编译规则：

$(LIBK_OBJ_DIR)/%.o: $(wildcard libk/*.c) | $(LIBK_OBJ_DIR)
    $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)

这里用$(wildcard libk/*.c)作为依赖，会展开为libk/font.c libk/vga.c，而$<代表第一个依赖文件（即libk/font.c）。当Make尝试生成vga.o时，会用font.c编译，直接跳过vga.c，导致putstring的实现没有被包含到目标文件中。

修改Makefile中libc和libk的编译规则，让每个.c文件对应生成同名的.o文件，替换原来的wildcard批量匹配逻辑。

修正后的libc规则 #

# Rules for libc
.PHONY: libc
libc: $(LIBC_OBJ)

$(LIBC_OBJ_DIR)/%.o: libc/%.c | $(LIBC_OBJ_DIR)
    $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)

$(LIBC_OBJ_DIR):
    mkdir -p $(LIBC_OBJ_DIR)

修正后的libk规则 #

首先更新LIBK_OBJ变量，加入font.o的依赖：

LIBK_OBJ = \
    $(LIBK_OBJ_DIR)/vga.o \
    $(LIBK_OBJ_DIR)/font.o

再修改编译规则：

# Rules for libk
.PHONY: libk
libk: $(LIBK_OBJ)

$(LIBK_OBJ_DIR)/%.o: libk/%.c | $(LIBK_OBJ_DIR)
    $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)

$(LIBK_OBJ_DIR):
    mkdir -p $(LIBK_OBJ_DIR)

更通用的优化方案 #

可以自动收集libk下的所有.c文件并生成对应.o文件，避免手动维护依赖：

# 自动收集libk下的所有.c文件
LIBK_SRC := $(wildcard libk/*.c)
LIBK_OBJ := $(patsubst libk/%.c, $(LIBK_OBJ_DIR)/%.o, $(LIBK_SRC))

.PHONY: libk
libk: $(LIBK_OBJ)

$(LIBK_OBJ_DIR)/%.o: libk/%.c | $(LIBK_OBJ_DIR)
    $(CC) -c $< -o $@ $(CFLAGS)

后续新增.c文件时，无需手动修改Makefile，会自动编译对应的.o文件。

重新执行make kernel，编译日志会正确显示：

i686-elf-gcc -c libk/vga.c -o ../build/libk/vga.o ...
i686-elf-gcc -c libk/font.c -o ../build/libk/font.o ...

此时vga.o中包含了putstring的实现，链接时不会再出现未定义引用错误。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mju