Question

我无法解释gcc 4.8.4展示的以下行为。我们将以下代码段命名为pow_main.c。

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

int main()
{
    printf("%lf\n", pow(2, 10));
    return 0;
}

我正在使用以下命令行编译程序：

gcc -c -O0 -Wall pow_main.c -o pow_main.o

请注意，我只是编译（-c）程序，而不是链接它。此外，禁用所有编译器优化（-O0）。如果我查看目标文件中包含的符号，我会发现：

$ nm pow_main.o
0000000000000000 T main
                 U printf

对我而言，似乎编译器已经从pow库中静态地解析了对方法math的引用，或者使用一些内联代码优化了pow调用。

为什么符号pow在目标文件中不存在？
负责解析外部引用的链接器是静态的还是动态的？
U目标文件中是否存在未定义的（pow）符号pow_main.o？

以下是平台详细信息：

gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/lto-wrapper
Target: x86_64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.8/README.Bugs --enable-languages=c,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.8 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.8 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --disable-libmudflap --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 4.8.4 (Ubuntu 4.8.4-2ubuntu1~14.04)

00000000004006dd <main>:
  4006dd:   55                      push   %rbp
  4006de:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  4006e1:   48 83 ec 10             sub    $0x10,%rsp
  4006e5:   48 b8 00 00 00 00 00    movabs $0x4090000000000000,%rax
  4006ec:   00 90 40 
  4006ef:   48 89 45 f8             mov    %rax,-0x8(%rbp)
  4006f3:   f2 0f 10 45 f8          movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
  4006f8:   bf e4 07 40 00          mov    $0x4007e4,%edi
  4006fd:   b8 01 00 00 00          mov    $0x1,%eax
  400702:   e8 b9 fe ff ff          callq  4005c0 <printf@plt>
  400707:   48 ba 00 00 00 00 00    movabs $0x4024000000000000,%rdx
  40070e:   00 24 40 
  400711:   48 b8 00 00 00 00 00    movabs $0x4000000000000000,%rax
  400718:   00 00 40 
  40071b:   48 89 55 f8             mov    %rdx,-0x8(%rbp)
  40071f:   f2 0f 10 4d f8          movsd  -0x8(%rbp),%xmm1
  400724:   48 89 45 f8             mov    %rax,-0x8(%rbp)
  400728:   f2 0f 10 45 f8          movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
  40072d:   e8 7e fe ff ff          callq  4005b0 <power@plt>
  400732:   f2 0f 11 45 f8          movsd  %xmm0,-0x8(%rbp)
  400737:   48 8b 45 f8             mov    -0x8(%rbp),%rax
  40073b:   48 89 45 f8             mov    %rax,-0x8(%rbp)
  40073f:   f2 0f 10 45 f8          movsd  -0x8(%rbp),%xmm0
  400744:   bf e4 07 40 00          mov    $0x4007e4,%edi
  400749:   b8 01 00 00 00          mov    $0x1,%eax
  40074e:   e8 6d fe ff ff          callq  4005c0 <printf@plt>
  400753:   b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
  400758:   c9                      leaveq 
  400759:   c3                      retq   
  40075a:   66 0f 1f 44 00 00       nopw   0x0(%rax,%rax,1)

现在的问题是，如何关闭这样的优化，即使在O0？

Answer 1

编译器可以在编译时计算出pow(2, 10)的结果为1024，所以就这样做了。并且，显然，即使在优化级别0，一些计算也在编译时完成。因此，不需要将数学库与程序链接。

当然，在某些系统上，例如Mac OS X，您不需要指定数学库-lm;数学函数在主C库中。

Answer 2

可以使用专用CPU指令实现，也可以完全优化并替换为常量1024。
是的，如果你有一个符号。
不一定如此。

如果您静态链接库，通常会在T的输出中看到标有nm的已解析符号。

gcc 4.8.4默认是静态链接数学库吗？

2 个答案: