一个有趣却容易忽略的编译链接问题

来源：公众号【编程珠玑】

作者：守望先生

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在《一个奇怪的链接问题》一文中，有一个读者提到了一个有趣的问题：
为什么在C++中使用了pow函数不需要链接libm库？

什么情况需要指定链接库

在解释之前，先回顾一下。

//来源：公众号【编程珠玑】
//https://www.yanbinghu.com
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main(void)
{
    int b = 2;
    double a = pow(b,b);
    printf("%f\n",a);
    return 0;
}

代码本身比较简单，pow（x,y）用于计算x的y次幂。
这里由于pow函数并不在lib库中，默认情况下，编译的时候只链接了libc库，因此如果不指定链接库，则会报错：

$ gcc -o test test.c
/tmp/ccKDgtzz.o: In function `main':
test.c:(.text+0x22): undefined reference to `pow'
collect2: error: ld returned 1 exit status

从报错信息来看，我们知道是找不到pow函数的定义。

通过man手册也可以查看到，编译是需要包含头文件math.h和链接数学库的：

$ man pow
       #include <math.h>

       double pow(double x, double y);
       float powf(float x, float y);
       long double powl(long double x, long double y);

       Link with -lm.

即像下面这样是可以的：

$ gcc -o test test.c -lm
$ ./test
4.000000

gcc在编译的时候默认链接的是libc库，其他库需要手动指定。

但是，看下面的代码：

//来源：公众号【编程珠玑】
//作者：守望先生
#include<iostream>
#include<cmath>
int main()
{
    int b = 2;
    double a = pow(b,b);
    std::cout<<a<<std::endl;
    return 0;
}

编译运行：

$ g++ -o test test.cpp
$ ./test
4

我们并没有手动指定链接库，但是却可以编译过！

问题

为何在C++中使用pow函数不需要手动指定链接数学库libm，而C里面却需要呢？

为了解答这个问题，我们必须知道C++的程序中，到底有没有链接libm库。如何查看呢？还记得在《linux常用命令-开发调试篇》中提到的ldd吗？它可以查看当前程序链接了哪些动态库：

$ ldd test
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd41bda000)
    libstdc++.so.6 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (0x00007f6230cca000)
    libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f62309c1000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f62305f7000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f623104c000)
    libgcc_s.so.1 => /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0x00007f62303e1000)

看到没有，除了链接了最基本的libstdc++库，还链接了libc和libm库！也就是说，虽然没有手动指定链接，但是实际上还是链接了。但是这是什么时候链接上的呢？

我们再看libstdc++的链接库发现：

$ ldd /usr/lib32/libstdc++.so.6
    linux-gate.so.1 =>  (0xf7f92000)
    libm.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libm.so.6 (0xf7da6000)
    libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0xf7bf0000)
    /lib/ld-linux.so.2 (0xf7f94000)
    libgcc_s.so.1 => /lib/i386-linux-gnu/libgcc_s.so.1 (0xf7bd3000)

看见没有！原来是libstdc++已经链接了libm库，这也就解释了为什么C++代码中不需要手动指定链接数学库libm。

总结

通过前面的内容我们总结如下：

• C代码编译时，通常会默认链接libc库

• C++代码编译时，通常会默认链接libstdc++库

• 由于libstdc++中有依赖一些数学函数或者libc库中的函数，因此默认链接了libc库和libm库。