C标准库中的函数定义在哪里？

Question

我对源代码不感兴趣，我想知道C编译器（GCC）实际上如何查找函数。例如，当预处理器看到我已经包含了 stdio.h 时，它会在哪里查找定义函数体的文件？ 编辑 我应该还说一下，我正在使用Ubuntu 12.04，但如果有通用答案，那也可以。

- Tyler

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编译器只需要头文件，而链接器需要目标文件或库文件。 - Joey

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Answer 1

gcc带有（二进制）目标文件（不是 C源文件），其中包含所有标准C函数的实现。当您使用gcc将目标文件链接成可执行文件时，链接器 自动地 包含了实现标准库函数的目标文件。根据此线程，标准目标文件可能称为libc.a或libc.so。

假设您的程序中包含对printf的调用。当链接器尝试解析该调用应该去哪里时，它会在libc.a中找到printf的定义，并使您的函数调用指向那里。

查看http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Link-Options.html，并注意-nostdlib和-nodefaultlibs选项。您可以使用这些选项告诉gcc的链接器默认情况下不包括标准库目标文件。

- Alex D

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链接器是否每次自动包含实现所有标准库函数的目标文件？如果是这样，那么将不同的函数与不同的头文件关联有什么意义，如果它们都会被包含进来呢？ - Tyler

目标文件由gcc链接器使用。头文件由编译器使用。编译器需要看到头文件，以便了解函数签名，从而1）可以对代码进行类型检查，2）可以生成正确的代码以传递参数和获取返回值。为什么他们没有将所有标准库函数的签名放在单个头文件中？首先，这不符合C标准，因为C标准实际上定义了标准头文件应该是什么。另外，这会使编译时间变慢。 - Alex D

此外，@Tyler，链接器不会包含静态库中不必要的目标文件。.a文件是一个索引库，包含了独立的目标模块，链接器只会包含那些解决未定义符号的模块（其中一些可能引用新的未定义符号，所以它会继续进行）。对于.so文件，整个库将在运行时加载，因此这不适用。 - greggo

Answer 2

gcc 从 C 库中获取函数定义。你可以通过以下方式确定 gcc 默认查找的路径：

ld --verbose | grep SEARCH_DIR

这导致在我的系统上出现/usr/lib。

让我们尝试查找该库是否包含标准函数的符号，比如说scanf：

nm -A /usr/lib/libc.so | grep scanf

结果包括：

/lib/libc.so:0000000000042a90 T scanf

考虑一个小例子：

#include <stdio.h>

int main() {
  printf("Hello World!\n");
  return 0;
}

我们称其为i.c：

$ gcc i.c              # Compile
$ ldd ./a.out          # Try to find dependencies
./a.out:
        -lc.12 => /usr/lib/libc.so.12

最后一个命令基本上意味着该二进制文件依赖于/usr/lib/libc.so.12，并且您将在其中找到代码中使用的函数的定义。

- devnull

Answer 3

您的问题与GCC搜索头文件的位置有关。它会搜索标准包含目录。您可能会发现这个线程很有用：

使用各种选项（例如-I和-I-和-isystem），您可以指定许多不同的包含特性。基本上，由-I指定的目录将在-isystem指定的目录之前被搜索，后者将在“标准系统包含目录”中搜索（至少根据我的测试）。区别在于-I可用于任何#include指令，但-isystem只能用于#include <...>。尽管如此，建议仅使用-I用于#include "..."指令，因为搜索顺序。使用-I-确实给您带来了很多控制权，因为在-I-之前使用的任何-I仅将用于#include "..."，而在-I-之后使用的任何-I都将用于任何#include指令。此外，使用-I-意味着当前目录将不会搜索包含的文件，除非您还指定了-I。（搜索当前目录）。

如果想获取默认支持的搜索目录列表，请尝试运行此命令：cpp -v < /dev/null。这将使用没有输入的GNU C预处理器；在此过程中，它将打印（给定-v标志）包含目录搜索路径。您应该看到类似于“#include <...> search starts here:”的短语，后跟一个目录列表。这些是标准的包含搜索路径，按照它们被搜索的顺序。

- djhaskin987

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这与库的位置有些不相关，但如果默认情况下标题文件在/some/path/include中找到，则库通常在/some/path/lib中找到。 - Jonathan Leffler

Answer 4

您的 libc （或 C++ 的 libstdc++）可能位于 Linux 上的 /usr/lib 或 /usr/lib64 中。这些是共享库，您可以修改 LD_LIBRARY_PATH 变量来指定它们要搜索的目录。一个实际的例子是，您安装了一个本地副本的 gcc，很有可能它会有一个更新版本的标准库，而不是您的系统，因此您希望您的本地 gcc 使用那个版本，即 export LD_LIBRARY_PATH=/home/user/local-install/gcc/lib64。

- user1508519

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C编译器不太可能需要libstdc++库。 - user1818839

@BrianDrummond：是的，可能是打错了。我已经修正了答案。 - sleske

Answer 5

它查看由环境变量设置的库路径。

阅读更多：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Search-Path.html

- brokenfoot

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他并不是问gcc在哪里找到标准头文件。他想知道它在哪里找到这些函数的实现。 - Alex D