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

这里给出一个解释:

因此,如果您的程序使用数学函数并包含math.h,那么您需要通过传递-lm标志显式地链接数学库。这种特殊分离的原因是数学家对计算数学的方式非常挑剔,他们可能希望使用自己的数学函数实现而不是标准实现。如果数学函数集中到libc中。A这是不可能的。

(编辑)

不过,我不确定我是否同意这一点。如果你有一个库,它提供了,比如说,sqrt(),并且你在标准库之前传递它,Unix链接器会获取你的版本,对吗?

其他回答

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。)

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?

这里给出一个解释:

因此,如果您的程序使用数学函数并包含math.h,那么您需要通过传递-lm标志显式地链接数学库。这种特殊分离的原因是数学家对计算数学的方式非常挑剔,他们可能希望使用自己的数学函数实现而不是标准实现。如果数学函数集中到libc中。A这是不可能的。

(编辑)

不过,我不确定我是否同意这一点。如果你有一个库,它提供了,比如说,sqrt(),并且你在标准库之前传递它,Unix链接器会获取你的版本,对吗?

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。

我猜,这是一种使根本不使用它的应用程序性能稍好一些的方法。以下是我的看法。

x86操作系统(我想还有其他操作系统)需要在上下文切换中存储FPU状态。然而,大多数操作系统只在应用程序第一次尝试使用FPU时才会保存/恢复这种状态。

除此之外,在数学库中可能还有一些基本代码,可以在加载库时将FPU设置为正常的基状态。

所以,如果你根本不链接任何数学代码,这一切都不会发生,因此操作系统根本不需要保存/恢复任何FPU状态,使上下文切换稍微更有效。

不过这只是猜测。

同样的基本前提仍然适用于非fpu情况(前提是,它是为了让没有使用libm的应用程序表现得更好)。

例如,如果有一个在c语言早期很可能出现的软fpu,那么将libm分开可以防止大量不必要的大代码(如果使用它的话会很慢)被链接。

此外,如果只有静态链接可用,则适用类似的论点,即它将保持可执行文件的大小和编译时间较短。