makefile：別階層のヘッダファイルが読み込めません。

Question

前提・実現したいこと

Macのターミナル上でmakefileを用いてコンパイルしたい。
makefileと同じ階層に.cpp,.hファイルがあれば実行できたが、
.hファイルを別の階層に置くとよくわからないメッセージが出る。
ここに質問の内容を詳しく書いてください。
makefileの勉強をしていて、makefileとソースコードが別のディレクトリにあるときの書き方を勉強しています。
includeパスの記述を行っても変なエラーが出て全く読めません。
ディレクトリ構成は

です。

発生している問題・エラーメッセージ

MacBook-Pro:make_practice user$ make
c++  -I./mylib  -c -o main.o src/main.cpp
c++  -I./mylib  -c -o mylib.o src/mylib.cpp
g++ -o hello main.o mylib.o
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "__ZNKSt3__16locale9use_facetERNS0_2idE", referenced from:
      __ZNSt3__1L9use_facetINS_5ctypeIcEEEERKT_RKNS_6localeE in mylib.o
  "__ZNKSt3__18ios_base6getlocEv", referenced from:
      __ZNKSt3__19basic_iosIcNS_11char_traitsIcEEE5widenEc in mylib.o
  "__ZNSt3__112basic_stringIcNS_11char_traitsIcEENS_9allocatorIcEEE6__initEmc", referenced from:
      __ZNSt3__112basic_stringIcNS_11char_traitsIcEENS_9allocatorIcEEEC2Emc in mylib.o
  "__ZNSt3__112basic_stringIcNS_11char_traitsIcEENS_9allocatorIcEEED1Ev", referenced from:
      __ZNSt3__116__pad_and_outputIcNS_11char_traitsIcEEEENS_19ostreambuf_iteratorIT_T0_EES6_PKS4_S8_S8_RNS_8ios_baseES4_ in mylib.o
  "__ZNSt3__113basic_ostreamIcNS_11char_traitsIcEEE3putEc", referenced from:
      __ZNSt3__14endlIcNS_11char_traitsIcEEEERNS_13basic_ostreamIT_T0_EES7_ in mylib.o
  "__ZNSt3__113basic_ostreamIcNS_11char_traitsIcEEE5flushEv", referenced from:
      __ZNSt3__14endlIcNS_11char_traitsIcEEEERNS_13basic_ostreamIT_T0_EES7_ in mylib.o
  "__ZNSt3__113basic_ostreamIcNS_11char_traitsIcEEE6sentryC1ERS3_", referenced from:
      __ZNSt3__124__put_character_sequenceIcNS_11char_traitsIcEEEERNS_13basic_ostreamIT_T0_EES7_PKS4_m in mylib.o
  "__ZNSt3__113basic_ostreamIcNS_11char_traitsIcEEE6sentryD1Ev", referenced from:
      __ZNSt3__124__put_character_sequenceIcNS_11char_traitsIcEEEERNS_13basic_ostreamIT_T0_EES7_PKS4_m in mylib.o
  "__ZNSt3__14coutE", referenced from:
      __Z5hellov in mylib.o
  "__ZNSt3__15ctypeIcE2idE", referenced from:
      __ZNSt3__1L9use_facetINS_5ctypeIcEEEERKT_RKNS_6localeE in mylib.o
  "__ZNSt3__16localeD1Ev", referenced from:
      __ZNKSt3__19basic_iosIcNS_11char_traitsIcEEE5widenEc in mylib.o
  "__ZNSt3__18ios_base33__set_badbit_and_consider_rethrowEv", referenced from:
      __ZNSt3__124__put_character_sequenceIcNS_11char_traitsIcEEEERNS_13basic_ostreamIT_T0_EES7_PKS4_m in mylib.o
  "__ZNSt3__18ios_base5clearEj", referenced from:
      __ZNSt3__18ios_base8setstateEj in mylib.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64
collect2: error: ld returned 1 exit status
make: *** [hello] Error 1

該当のソースコード

CC = g++
VPATH = src
CPPFLAGS = -I./mylib
objects = main.o mylib.o
headers = mylib.h
output = hello

$(output) : $(objects)
$(CC) -o $@ $?
%.o : %.cpp $(headers)
$(CC) -c -o $@ $<
.PHONY: clean
clean:
rm -f $(output) $(objects)

makefile

該当のソースコード

include "mylib.h"

int main(void)
{
hello();
return 0;
}

c++

該当のソースコード

include<iostream>
include"mylib.h"

int hello(void)
{
std::cout << "Hello" << std::endl;
return 0;
}

c++

該当のソースコード

ifndef MYLIB_H
define MYLIB_H

int hello(void);

endif

ヘッダー

試したこと

CPPFLAGSをCFLAGSに変えて書いたりしました。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

Answer 1

headers = mylib.hをheaders = mylib/mylib.hに変えないといけないのでは？

Comments

[naony]

変えたら以下のようなエラーが出ました。。。
MacBook-Pro:make_practice naony$ make
g++ -c -o main.o src/main.cpp
src/main.cpp:1:10: fatal error: mylib.h: No such file or directory
1 | #include "mylib.h"
| ^~~~~~~~~
compilation terminated.
make: *** [main.o] Error 1

[itagagaki]

それは `#include "../mylyb/mylib.h"`に変更しないといけないのでは。

[pepperleaf]

ソースのパスまで変えたら、コンパイルオプション '-I' の 意味が無いのでは?
make -n とするとどうなるのでしょう? (実行せずに、コマンドラインのみ出力)

[y_waiwai]

make使わないでそれを直接実行させてみたらどうなります？

[itagagaki]

pepperleaf さん
パターンルール
%.o : %.cpp $(headers)
$(CC) -c -o $@ $<
で -I を指定していないので、今回それは関係ないですね。

[pepperleaf]

CPPFLAGS は自動適用されてなかった? (仕様未確認)

[itagagaki]

それは暗黙ルールの場合では
ここではmakefileにパターンルールを明示的に書いているので暗黙ルールが適用されていないと思います。

[itagagaki]

おそらく最初に g++ ではなく c++ が使われているのはパターンルールではなく暗黙ルールが適用されているからで、その暗黙ルールでは -I が適用されていますね。

[pepperleaf]

暗黙ルールの　c++が使われてるという事は、その箇所でも不適切という事ですね。(多分)

[itagagaki]

発生しているエラーはリンクエラーで、これはおそらく、暗黙ルールが適用されてしまって c++ で生成された .o を g++ でリンクしているから。

パターンルール %.o : %.cpp $(headers) が今までは期待通り適用されて g++ でコンパイルされていたのが、mylib.h を移動したことでこのルールから外れてしまったわけで（なぜなら $(headers) が無いから）、このルールに引き戻すためには、headers = mylib/mylib.h でなければならないわけです。

で、めでたく期待するパターンルールで g++ でコンパイルされるように戻ったんだけど、この生成ルールでは -I は指定していないので、#include "mylib.h" はエラーになる。なので、それは #include "../mylib/mylib.h" にしなければならないということです。生成ルールのほうに -I を加える手もありますけどね。

[naony]

返信が遅くなり申し訳ございません。
パターンルールの認識が曖昧になっていることがわかりました。
生成ルールのについても知識がなく、今回の場合ソースコードのインクルード先を変更せずにmakefileの記述を変更するとしたらどのように変更すればよいでしょうか？

[itagagaki]

*.cppコードのコンパイルは、

%.o : %.cpp $(headers)
$(CC) -c -o $@ $<

このルールで行っていますね。上でも触れましたが、このときコンパイラ（g++）に -I オプションでincludeパスを指定することができます。ちょうど CPPFLAGS = -I./mylib が設定されていますね（役に立っていなかったけど）。このマクロを使って、

%.o : %.cpp $(headers)
$(CC) -c -o $@ $(CPPFLAGS) $<

こうすれば、g++ は、#include "mylib.h" で、まずカレントディレクトリの mylib.h を探し、見つからなかったら ./mylib/mylyb.h を探します。

なお #include <mylib.h> の場合は、カレントディレクトリは探しません。

あと、今気づきましたが、

$(output) : $(objects)
$(CC) -o $@ $?

これだと $(objects) の中で $(output) よりタイムスタンプが新しいものだけしかリンクされないことになるのでダメです。正しくは

$(CC) -o $@ $^

ですね。$? $^ $< $@ などの意味は調べてみてください。

[naony]

コンパイルできました！
＄？とかの意味もちゃんと調べてみます。
皆さんありがとうございました！

Answer 2

ところで、相対アドレスでインクルードディレクトリを指定されているようですが、
C++というコマンドのカレントディレクトリってどこだとお思いでしょうか

Comments

[naony]

ターミナル上で　cd ./xxx/　で指定したディレクトリでしょうか？

[naony]

返信が遅くなり申し訳ございません。