如果我在C程序中包含<stdlib.h>或<stdio.h>，我在编译时不需要链接这些，但我必须链接到<math.h>，使用-lm与GCC，例如:
gcc test.c -o test -lm
这是什么原因呢?为什么我必须显式地链接数学库，而不是其他库?
当前回答
因为time()和其他一些函数是内置在C库(libc)中定义的，GCC总是链接到libc，除非你使用- ffrestanding compile选项。然而，数学函数存在于libm中，并不是由gcc隐式链接的。
其他回答
stdio是标准C库的一部分，默认情况下，GCC将链接到该库。
数学函数实现在一个单独的libm文件中，默认情况下没有链接到该文件，因此必须指定它为-lm。顺便说一下，这些头文件和库文件之间没有关系。
这是个bug。你不必再显式地指定-lm了。也许如果有足够多的人抱怨，它就会被修复。(我并不真的相信这一点，因为坚持这种区别的维护者显然非常固执，但我希望如此。)
请记住，C是一种古老的语言，而fpu是相对较新的现象。我第一次看到C语言是在8位处理器上，即使是32位整数运算也要做很多工作。许多实现甚至没有可用的浮点数学库!
即使在最初的68000台机器上(Mac、Atari ST、Amiga)，浮点协处理器也常常是昂贵的附加组件。
要完成所有这些浮点运算，您需要一个相当大的库。数学运算会很慢。所以你很少使用浮动。你试着用整数或按比例的整数来做所有的事情。当你必须包括math.h时，你咬紧牙关。通常，您会编写自己的近似和查找表来避免这种情况。
Trade-offs existed for a long time. Sometimes there were competing math packages called "fastmath" or such. What's the best solution for math? Really accurate but slow stuff? Inaccurate but fast? Big tables for trig functions? It wasn't until coprocessors were guaranteed to be in the computer that most implementations became obvious. I imagine that there's some programmer out there somewhere right now, working on an embedded chip, trying to decide whether to bring in the math library to handle some math problem.
这就是数学不是标准的原因。许多或大多数程序都没有使用一个浮点数。如果fpu一直存在，浮点数和双精度浮点数的操作成本一直很低，毫无疑问，就会有一个“标准数学”。
我认为这有点武断。您必须在某个地方划清界限(哪些库是默认的，哪些库需要指定)。
它让你有机会用一个具有相同功能的不同产品来替代它，但我不认为这样做很常见。
我认为GCC这样做是为了保持与原始cc可执行文件的向后兼容性。我猜cc为什么这样做是因为构建时间——cc是为比我们现在的功率小得多的机器编写的。许多程序没有任何浮点数学运算，它们可能会将所有不常用的库从默认值中删除。我猜Unix操作系统的构建时间和与之配套的工具是驱动因素。
注意，即使使用一些C数学函数，-lm也不一定总是需要指定。
例如，下面这个简单的程序:
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
printf("output: %f\n", sqrt(2.0));
return 0;
}
可以编译并成功运行如下命令:
gcc test.c -o test
它在GCC 7.5.0 (Ubuntu 16.04)和GCC 4.8.0 (CentOS 7)上进行了测试。
这篇文章给出了一些解释:
你调用的数学函数是由编译器内置函数实现的
参见:
GCC提供的其他内置函数 如何让gcc编译器不优化标准库函数调用如printf?
