因为荒谬的历史实践，没有人愿意修正。将C和POSIX所需的所有函数合并到一个库文件中，不仅可以避免反复询问这个问题，还可以在动态链接时节省大量的时间和内存，因为所链接的每个.so文件都需要文件系统操作来定位和查找它，并占用一些页面用于静态变量和重定位等。

所有函数都在一个库中，-lm， -lpthread， -lrt等选项都是无操作(或链接到空的.a文件)的实现是完全符合POSIX的，当然更可取。

注意:我谈论POSIX是因为C本身没有指定任何关于如何调用编译器的内容。因此，您可以将gcc -std=c99 -lm视为必须调用编译器以实现一致行为的特定实现方式。

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。

如前所述，C库libc默认是链接的，该库包含stdlib.h、stdio.h和其他几个标准头文件的实现。只是补充一下，根据“GCC介绍”，C语言中基本“Hello World”程序的链接器命令如下所示:

ld -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 /usr/lib/crt1.o
/usr/lib/crti.o /usr/libgcc-lib /i686/3.3.1/crtbegin.o
-L/usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1 hello.o -lgcc -lgcc_eh -lc
-lgcc -lgcc_eh /usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1/crtend.o /usr/lib/crtn.o

注意第三行中链接C库的选项-lc。

所有像stdio.h和stdlib.h这样的库都在libc中实现。或者libc。默认情况下被链接器链接。libc的库。因此在编译时自动链接并包含在可执行文件中。

但是math.h在libm中有它的实现。或者是libm。A是独立于lib。所以。默认情况下它不会被链接，您必须在GCC中编译程序时使用-lm标志手动链接它。

GNU GCC团队将其设计为与其他头文件分离，而默认情况下其他头文件会被链接，但math.h文件不会。

这里阅读第14.3项，如果你愿意，你可以全部阅读: math.h需要连接的原因

看看这篇文章:为什么我们必须在GCC中链接math.h ?

来看看用法:

使用图书馆

在《GCC介绍-与外部库链接》中有关于链接到外部库的详细讨论。如果一个库是标准库(如stdio)的成员，则不需要指定编译器(实际上是链接器)来链接它们。

在阅读了一些其他的回答和评论后，我认为libc。参考文献和它链接到的libm参考文献都有很多关于为什么两者是分开的。

Note that many of the functions in 'libm.a' (the math library) are defined in 'math.h' but are not present in libc.a. Some are, which may get confusing, but the rule of thumb is this--the C library contains those functions that ANSI dictates must exist, so that you don't need the -lm if you only use ANSI functions. In contrast, `libm.a' contains more functions and supports additional functionality such as the matherr call-back and compliance to several alternative standards of behavior in case of FP errors. See section libm, for more details.

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。