为什么我必须显式链接 libm？ [复制]答案

【问题标题】：Why do I have to explicitly link with libm? [duplicate]为什么我必须显式链接 libm？ [复制]
【发布时间】：2011-07-22 02:52:54
【问题描述】：

可能重复：
Why do you have to link the math library in C?

当我编写一个使用 math.h 库中的函数的程序时，为什么我必须显式链接到 libm，即使它们是 C 标准库的一部分？

例如，当我想使用sin() 函数时，我需要#include <math.h>，但我还需要将-lm 传递给GCC。但是对于标准库中的任何其他库，我不必这样做。为什么会有差异？

【问题讨论】：

标签： c gcc

【解决方案1】：

在过去，链接器很慢，将大部分未使用的数学代码与其他代码分开可以加快编译过程。今天的差别不是很大，因此您可以将-lm 选项添加到您的默认编译器配置中。

请注意，标头 <math.h>（或任何其他标头）不包含代码。它包含有关代码的信息，特别是如何调用函数。代码本身在库中。我的意思是，您的程序不使用 "<math.h> 库"，它使用数学库并使用在 <math.h> 标头中声明的原型。

【讨论】：

【解决方案2】：

这与在大多数实现中必须显式链接到 libpthread 的原因相同。当标准库中添加了一些新的和可怕的东西时，它通常首先被实现为一个单独的附加库，它用符合新要求的版本覆盖旧标准库实现中的一些符号，同时还添加了很多新的接口。如果某些历史实现在libm 中有单独的printf 版本用于浮点打印，我不会感到惊讶，而主libc 中的“轻”版本缺少浮点。如果我没记错的话，ISO C 基本原理文档中实际上提到并鼓励了这种实现。

当然，从长远来看，像这样将标准库分开会导致更多的问题而不是好处。最糟糕的部分可能是动态链接程序的加载时间和内存使用量增加。

【讨论】：

【解决方案3】：

实际上，对于大多数数学函数，您通常不需要链接到 libm 的原因是这些函数是由您的编译器内联的。如果不是这种情况，您的程序将无法在平台上链接。

【讨论】：

libm 的大部分内容是不可能内联的，除非您的内联函数限制为几 KB，或者您启用了像 -ffast-math 这样的 hack，它允许编译器生成不正确但快速的代码。
嗯，在 x86 上，正弦和余弦是在 FPU 内部实现的，并且可以通过一条指令访问，因此内联在这里很有意义。仅使用 sin() 的程序将不需要在 x86 上链接到 libm，从而隐藏缺少的库引用。
你确定FPUsin指令可以直接实现sin()吗？如果我没记错的话，首先需要一个重要的参数缩减步骤。
好的，这是一个不好的例子，我很抱歉。 fabs() 在 x86 上更好。我最初的观点仍然成立：如果您使用的所有函数都是内联的，那么即使数学库没有链接，程序也会链接并正常工作，但是由于显而易见的原因，这不是可移植的。
@SimonRichter 我们当中年纪较大的人还记得 x86 处理器没有嵌入式 FPU 的时代。 AFAIK，第一个带有嵌入式 FPU 的是 i486，甚至那个有一个没有 FPU 的残缺版本（称为 i486SX）。另外，OP 没有明确要求 x86。