将代码与 `floor();`、`ceil();` 和 `pow();` 链接时出错 [重复]

Question

我在 GNU/Linux Debian 8.5 下编码

我有一个简单的程序。

如果我用gcc prog.c 编译它就可以了！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <ctype.h>

int main(int argc, char const *argv[]) {

    float _f = 3.1415f;

    floor(_f);
    ceil(_f);

    return 0;
}

如果我添加pow()，它会说找不到pow，我需要添加gcc prog.c -lm 才能正确。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <ctype.h>

int main(int argc, char const *argv[]) {

    float _f = 3.1415f;

    floor(_f);
    ceil(_f);
    pow(_f, 2);

    return 0;
}

如果我是对的，pow()、ceil()、floor() 都来自<math.h>？

那么为什么floor() 和ceil() 不抛出编译错误，而pow() 不抛出-lm 标志呢？

Answer 1

从技术上讲，它们都需要-lm 才能工作。他们所有的man 页面都包含这一行：

与 -lm 链接。

但是您的不是编译器错误而是链接器错误，即您的程序编译正常，但是在链接时如果您不使用-lm，则无法找到pow()的实现，但它实际上找到了ceil()的实现。

这可能是因为在您的架构/配置中ceil() 是一个内联或内在函数，也许有一个简单的 CPU 指令可以做到这一点，所以不需要库。但是pow() 不是，所以你需要链接libm。

更新：我刚刚做了一些实验，对于-O0，您的所有功能都需要-lm，但对于-O2，只有pow()。修补一下，我找到了 /usr/include/bits/mathinline.h 文件，其中包含 ceil() 和 floor() 的内联实现...

Answer 2

编译器只抱怨pow() 而不是floor() 或ceil()，这可能是因为它为floor() 和ceil() 生成内联代码以及对pow() 的外部调用，这在链接时无法解决，因为您忘记了命令行中的 m 库：-lm 代表 与libm.a 的链接。

顺便说一句，由于您不存储这些函数的返回值，编译器可能会使用其对这些纯函数的内在知识（在<math.h> 中以某种方式传达）来完全删除调用。它可能对ceil() 和floor() 这样做，而不是对pow()，这也可以解释观察到的行为。

确实，可以在http://gcc.goldbolt.org/# 上验证，没有命令行选项，您的代码编译为：

main:
        pushq   %rbp
        movq    %rsp, %rbp
        subq    $32, %rsp
        movl    %edi, -20(%rbp)
        movq    %rsi, -32(%rbp)
        movss   .LC0(%rip), %xmm0
        movss   %xmm0, -4(%rbp)
        cvtss2sd        -4(%rbp), %xmm0
        movsd   .LC1(%rip), %xmm1
        call    pow
        movl    $0, %eax
        leave
        ret
.LC0:
        .long   1078529622
.LC1:
        .long   0
        .long   1073741824

由于某种原因，编译器只为floor 和ceil 生成内联代码，正如观察到的那样。

使用-O2 时，它会删除所有内容：

main:
        xorl    %eax, %eax
        ret

如果您修改代码以将值存储到全局变量中，则对 floor()、ceil() 和 pow() 的库调用将在没有优化的情况下生成，并且如果您使用 -O2 进行优化，则编译器会计算这些值。

Answer 3

您得到的错误是链接错误，而不是编译错误。
floor 和 ceil 可能在其他库中，通常不需要编译器来诊断丢失的头文件或库。