Question

如果没有#include<ctype.h>，则以下程序输出1和0.
使用include，输出1和1.

我正在使用64位的TDM-GCC 4.9.2。我想知道isdigit在第一种情况下的实施情况，以及为什么它能够链接。

#include<stdio.h>
//#include<ctype.h>
int main()
{
    printf("%d %d\n",isdigit(48),isdigit(48.4));
    return 0;
}

Answer 1

默认情况下，GCC使用允许隐式声明的C90标准（带有GNU扩展（reference））。你的情况的问题是你有两个调用isdigit的两个不同的参数，它们可能会在创建函数的隐式声明时混淆编译器，并且它可能选择int isdigit(double)在安全上侧。这当然是函数的错误原型，这意味着当在运行时调用库函数时，它将使用错误的参数调用，并且您将具有未定义的行为。

当您包含<ctype.h>头文件时，有一个正确的原型，然后编译器知道isdigit采用int参数并且可以转换double文字48.4为调用的整数48。

至于它为什么要链接，因为虽然这些函数可以实现为宏，但这不是必需的。要求的是这些功能，至少在C11标准中（我目前没有任何旧版本可用），必须知道将要制作的当前区域设置它们作为宏的实现更加困难，并且比正常的库函数更容易。并且由于标准库始终是链接的（除非您告诉GCC，否则）函数将可用。

Answer 2

首先，#include语句与linking没有任何关系。请记住，#中前面有C的任何内容都适用于预处理程序，而不是编译器或链接程序。

但是说这个功能必须联系不是吗？

让我们分步执行这些步骤。

$ gcc -c -Werror --std=c99 st.c 
st.c: In function ‘main’:
st.c:5:22: error: implicit declaration of function ‘isdigit’ [-Werror=implicit-function-declaration]
     printf("%d %d\n",isdigit(48),isdigit(48.4));
                      ^
cc1: all warnings being treated as errors

当你看到gcc的lint（静态分析器）正在运行时！

无论我们将继续忽略它......

$ gcc -c  --std=c99 st.c 
st.c: In function ‘main’:
st.c:5:22: warning: implicit declaration of function ‘isdigit’ [-Wimplicit-function-declaration]
     printf("%d %d\n",isdigit(48),isdigit(48.4));

这次只是一个警告。现在我们在当前目录中有一个目标文件。让我们检查一下......

$ nm st.o 
                 U isdigit
0000000000000000 T main
                 U printf

正如您所看到的，printf和isdigit都列为未定义。所以代码必须来自某个地方不是吗？

让我们继续链接...

$ gcc st.o
$ nm a.out | grep  'printf\|isdigit'
                 U isdigit@@GLIBC_2.2.5
                 U printf@@GLIBC_2.2.5

你可以看到情况有所改善。由于isdigit和printf不是像st.o那样无助的孤独者。您可以看到GLIBC_2.2.5提供了这两个功能。但GLIBC在哪里？

让我们再检查一下最终的可执行文件......

$ ldd a.out 
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffe58d70000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007fb66f299000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055b26631d000)

AHA ......有libc。事实证明，虽然你没有给出任何指令，但链接器默认链接3个库，其中一个是libc，其中包含printf和isdigit。

您可以通过以下方式查看链接器的默认行为：

$gcc -dumpspec
*link:
%{!r:--build-id} %{!static:--eh-frame-hdr} %{!mandroid|tno-android-ld:%{m16|m32|mx32:;:-m elf_x86_64}                    %{m16|m32:-m elf_i386}                    %{mx32:-m elf32_x86_64}   --hash-style=gnu   --as-needed   %{shared:-shared}   %{!shared:     %{!static:       %{rdynamic:-export-dynamic}       %{m16|m32:-dynamic-linker %{muclibc:/lib/ld-uClibc.so.0;:%{mbionic:/system/bin/linker;:/lib/ld-linux.so.2}}}       %{m16|m32|mx32:;:-dynamic-linker %{muclibc:/lib/ld64-uClibc.so.0;:%{mbionic:/system/bin/linker64;:/lib64/ld-linux-x86-64.so.2}}}       %{mx32:-dynamic-linker %{muclibc:/lib/ldx32-uClibc.so.0;:%{mbionic:/system/bin/linkerx32;:/libx32/ld-linux-x32.so.2}}}}     %{static:-static}};:%{m16|m32|mx32:;:-m elf_x86_64}                    %{m16|m32:-m elf_i386}                    %{mx32:-m elf32_x86_64}   --hash-style=gnu   --as-needed   %{shared:-shared}   %{!shared:     %{!static:       %{rdynamic:-export-dynamic}       %{m16|m32:-dynamic-linker %{muclibc:/lib/ld-uClibc.so.0;:%{mbionic:/system/bin/linker;:/lib/ld-linux.so.2}}}       %{m16|m32|mx32:;:-dynamic-linker %{muclibc:/lib/ld64-uClibc.so.0;:%{mbionic:/system/bin/linker64;:/lib64/ld-linux-x86-64.so.2}}}       %{mx32:-dynamic-linker %{muclibc:/lib/ldx32-uClibc.so.0;:%{mbionic:/system/bin/linkerx32;:/libx32/ld-linux-x32.so.2}}}}     %{static:-static}} %{shared: -Bsymbolic}}

另外两个图书馆是什么？

请记住，当您挖掘a.out时，printf和isdigit仍显示为U，这意味着未知。换句话说，没有与这些符号相关联的memory地址。

实际上，这就是神奇所在。这些库实际上是在运行时加载的，而不是像旧系统那样在链接时加载。

如何实施？好吧它有一个术语，如懒惰链接。它的作用是，当进程调用一个函数时，如果没有内存地址（TEXT部分），它会生成一个Trap（高级语言术语中的异常，当控制权被移交给语言时）发动机）。内核拦截这样的Trap并将其交给动态加载器，动态加载器加载库并将相关的内存地址返回给调用者进程。

理论上存在多种原因，为什么懒惰地做事比事先做好。我想这是一个全新的话题，我们将在其他时间讨论。

为什么我能够在不包含ctype.h的情况下进行链接

2 个答案: