在C中为什么要链接数学库？

Question

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如果在C程序中包含了<stdlib.h>或<stdio.h>，则编译时不需要链接这些库，但是必须使用-lm链接<math.h>，例如使用GCC编译。

gcc test.c -o test -lm

这是为什么？为什么我必须明确链接数学库，但不需要链接其他库？

- Nope

14个回答

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- Evan Teran · Answer 1

我猜这是一种方法，可以使完全不使用它的应用程序表现得稍微更好。以下是我的想法。

x86操作系统（我想其他操作系统也是如此）需要在上下文切换时存储FPU状态。然而，大多数操作系统只在应用程序尝试首次使用FPU时才保存/恢复此状态。

除此之外，当加载数学库时，可能会有一些基本代码将FPU设置为合理的基本状态。

因此，如果您根本不链接任何数学代码，则不会发生任何事情，因此操作系统不必保存/恢复任何FPU状态，从而使上下文切换稍微更有效率。

这只是一个猜测。

对于非FPU情况，相同的基本前提仍然适用（即它是为了使不使用libm的应用程序表现得稍微更好）。

例如，如果存在软FPU，那么早期C语言可能会使用它。然后，单独使用libm可以防止许多大型（如果使用它则很慢）代码不必要地被链接。

此外，如果只有静态链接可用，则类似的论点适用，它将使可执行文件大小和编译时间减少。

- Simon · Answer 2

stdio 是标准 C 库的一部分，默认情况下 GCC 会链接它。

数学函数实现在单独的 libm 文件中，不会默认链接，因此您需要指定它 -lm。顺便说一句，这些头文件和库文件之间没有关系。

- Saptarshi das · Answer 3

所有类似于stdio.h和stdlib.h的库都在libc.so或libc.a中实现，并且默认情况下由链接器链接。 libc.so的库会在编译时自动链接并包含在可执行文件中。

但是，math.h的实现在libm.so或libm.a中，与libc.so分开。它不会被默认链接，您必须在GCC中手动链接它，使用-lm标志编译程序。

GNU GCC团队将其设计为与其他头文件分开，其他头文件默认链接，但是math.h文件不会。

在这里阅读项目编号14.3，如果愿意可以阅读全部内容：为什么需要链接math.h

看一下用法：

- jdhao · Answer 4

请注意，即使您使用一些C数学函数，也可能不总需要指定-lm。

例如，以下简单程序：

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

int main() {

    printf("output: %f\n", sqrt(2.0));
    return 0;
}

可以使用以下命令成功编译并运行：

gcc test.c -o test

此代码已在GCC 7.5.0（Ubuntu 16.04）和GCC 4.8.0（CentOS 7）上测试通过。

这里的文章提供了一些解释：

您调用的数学函数是由编译器内置函数实现的

另请参阅：