在编译和链接C代码时，为什么有些情况下不需要使用-lm？

Question

我这里有一个示例文件：

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编译代码时就能正常运行，通过./a可以得到预期的输出值2.302585。

然而，当我的文件看起来像这样：

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

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

使用gcc sample.c -o a编译代码会出错，需要使用gcc sample.c -o a -lm命令才能成功编译，似乎要告诉它“链接数学库”...我不是很明白，在第一个示例中为什么不需要链接数学库？链接数学库到底意味着什么？既然已经有一段时间没有使用C编译器了，所以如果这个问题问的不好，请原谅。

- user2466999

Answer 1

根据GCC文档，可能无法调用数学库函数，某些内联函数在特定情况下定义并可能被调用。

GNU C库为许多经常使用的数学函数提供了优化。当使用GNU CC并激活优化器时，将定义几个新的内联函数和宏。这些新函数和宏具有与库函数相同的名称，因此将使用它们代替后者。对于内联函数，编译器将决定是否合理使用它们，该决策通常是正确的。

这意味着可能不需要调用库函数，可以显著提高生成代码的速度。缺点是代码大小会增加，而且增加量并非总是可以忽略不计的。

- Yu Hao

Answer 2

检查反汇编代码，你很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（因此没有任何需要链接的东西），但在第二种情况下没有。在这种特定情况下，glibc 定义：

# define M_LN10     2.30258509299404568402

例如，在math.h中，任何标准库函数都可以实现为宏，因此它可以在不进行函数调用的情况下计算其中一些内容。

- Crowman

Answer 3

由于某些原因，即使使用-O0，gcc也会优化log(const)。因此，在第一种情况下没有log()调用。检查汇编代码以验证：

gcc sample.c -S

例如，clang在O0上不会将其优化掉。但是，在O2上，gcc会优化两种情况的调用。

- DmitryB