为什么在编译和链接 C 代码时在某些情况下不需要 -lm？答案

【问题标题】：Why is -lm not necessary in some cases when compiling and linking C code?为什么在编译和链接 C 代码时在某些情况下不需要 -lm？
【发布时间】：2013-10-29 11:39:32
【问题描述】：

我这里有一个示例文件：

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

int main(){
  printf("%f\n", log(10));
}

当我用gcc sample.c -o a 编译它时，它工作得很好。我可以用./a 运行它，它会像预期的那样产生2.302585 的输出。

然而，当我的文件看起来像这样时：

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

int main(){
  double a = 10;
  printf("%f\n", log(a));
}

它不能用gcc sample.c -o a 编译。相反，我必须使用gcc sample.c -o a -lm，这样我显然可以告诉它“链接数学”......这就是我没有真正遵循的地方，为什么我不必在第一个示例中链接数学？甚至必须“链接数学”到底意味着什么？我已经有一段时间没有使用 C 编译器了，如果这是一个糟糕的问题，请原谅我。

【问题讨论】：

标签： c gcc macros compiler-optimization math.h

【解决方案1】：

检查反汇编，您可能会发现编译器在第一种情况下完全优化了对log() 的调用（因此没有任何链接），但在第二种情况下没有。在这种特殊情况下，glibc 定义：

# define M_LN10     2.30258509299404568402

以math.h 为例，任何标准库函数都可以实现为宏，因此它可以在不调用函数的情况下计算其中的一些内容。

【讨论】：

【解决方案2】：

由于某些原因，gcc 即使使用 -O0 也会优化 log(const)。所以在第一种情况下没有 log() 调用。检查装配以验证：

gcc sample.c -S

clang，例如不会在 O0 上优化它。但是在 O2 gcc 优化了这两种情况下的调用。

【讨论】：

【解决方案3】：

数学库函数可能不会被调用，根据GCC document，定义了一些内联函数，在某些情况下可能会被调用。

... GNU C 库为许多常用数学函数提供优化。当使用 GNU CC 并且用户激活优化器时，定义了几个新的内联函数和宏。这些新函数和宏与库函数具有相同的名称，因此被用来代替后者。对于内联函数，编译器会决定使用它们是否合理，这个决定通常是正确的。

这意味着可能不需要调用库函数，并且可以显着提高生成代码的速度。缺点是代码量会增加，而且增加的幅度并不总是可以忽略不计。

【讨论】：