Question

我想静态地选择性地链接libm.a，而动态地链接所有其他库（包括libc.so）。但是，如果我使用math.h中的数学函数，则几乎总是无法正确链接。为什么？为何有时起作用？（例如，如果我仅使用sqrt，fabs或奇怪的是tanh，它似乎可以正确链接）

myscript.sh：

#!/bin/bash
for i in sqrt tanh sin tan  
do
     echo "-----$i----------"
     sed "s/ciao/$i/" prova.c >provat.c
     gcc provat.c -fno-builtin -l:libm.a
     [[ $? -eq 0 ]] && { echo -n "$i(2.0)="; ./a.out; echo " OK!"; }
         echo
done

prova.c：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
    printf("%f", ciao(2.0));
    return 0;
}

如果我运行myscript.sh，则可以看到sqrt和tanh没问题。 sin和tan却无法链接：

$./myscript.sh
-----sqrt----------
sqrt(2.0)=1.414214 OK!

-----tanh----------
tanh(2.0)=0.964028 OK!

-----sin----------
/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.27.a(s_sin.o): In function `__sin_ifunc':
(.text+0x4d42): undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.27.a(s_sin.o): In function `__cos_ifunc':
(.text+0x4da2): undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
collect2: error: ld returned 1 exit status

-----tan----------
/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm-2.27.a(s_tan.o): In function `__tan_ifunc':
(.text+0x5782): undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
collect2: error: ld returned 1 exit status

我不理解这些错误消息。有人可以解释会发生什么吗？为什么不能静态链接libm.a（其余链接则动态链接）？为何有时起作用？

注意：：我对GCC使用了-fno-builtin标志，因此GCC不使用其任何内置函数。因此问题不存在。

Answer 1

（对我来说）不是很清楚为什么需要限制（ libm.a + libc.so ），所以它闻起来像 XY问题。

根据[RedHat.Bugzilla]: Bug 1433347 - glibc: Selective static linking of libm.a fails due to unresolved _dl_x86_cpu_features symbol（由@KamilCuk指出）：

不支持此操作。

您将静态libm.a与将来的libc.so.6和ld.so混合在一起，这将破坏核心库之间的相互依赖关系，这些核心库形成了“ C运行时的实现”。

要么整个运行时实现都是静态链接的，要么都不是静态链接的。您不能选择静态链接它的一部分，而不能选择静态链接，因为每个部分都依赖于另一个来形成完整的实现。数学库不是可以静态链接的瘦库，它恰好有一个libm.a，但这是一个实现细节。

请在整个应用程序中使用“ -static”。

似乎是不受支持的配置。这是有道理的，但也有些令人困惑：即使 libc 和 libm 是磁盘上的 2个独立文件（对于每种配置：< em> static ， shared ），它们是同一库的一部分（ g libc ），所以：

使用静态构建的库的一半，而将另一半用作共享库，这不是确定（我想到的一些事情是： gcc -fPIC 标志，以及库的初始化）
当然，在大多数情况下，库由单个文件组成，因此上述项目符号将不适用（存在混淆的地方）

从一开始，我就怀疑这是一些（检测并）使用（如果存在）某些 CPU 功能（最有可能提高速度或准确性）的代码，

仅由某些（三角函数）使用（例如 sin ， cos ，但不 tanh ）-我只是在这里猜测：基于函数值的计算方式（例如 Taylor系列）
只有在 libc （ libm ）同步时才会发生

我用了这个简单的程序。

main.c ：

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

#if !defined(FUNC)
#  define FUNC sqrt
#endif


int main() {
    double val = 3.141592;
    printf("func(%.06lf): %.06lf\n", val, FUNC(val));
    return 0;
}

下面是调查问题时遵循的一系列步骤：

环境：

[cfati@cfati-ubtu16x64-0:~/Work/Dev/StackOverflow/q056415996]> ~/sopr.sh
*** Set shorter prompt to better fit when pasted in StackOverflow (or other) pages ***

[prompt]> uname -a
Linux cfati-ubtu16x64-0 4.15.0-51-generic #55~16.04.1-Ubuntu SMP Thu May 16 09:24:37 UTC 2019 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux
[prompt]> gcc --version
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.11) 5.4.0 20160609
Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

[prompt]> ldd --version
ldd (Ubuntu GLIBC 2.23-0ubuntu11) 2.23
Copyright (C) 2016 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
Written by Roland McGrath and Ulrich Drepper.
[prompt]> ls
main.c

两个库部分（ libc 和 libm ）同步的情况：

[prompt]> gcc -fPIC main.c -DFUNC=sin -o sin_static.out -static -lm
[prompt]> ll sin_static.out
-rwxrwxr-x 1 cfati cfati 1007744 Jun 13 20:08 sin_static.out
[prompt]> ldd sin_static.out
        not a dynamic executable
[prompt]> ./sin_static.out
func(3.141592): 0.000001
[prompt]>
[prompt]> gcc -fPIC main.c -DFUNC=sin -o sin_mso.out -l:libm.so
[prompt]> ll sin_mso.out
-rwxrwxr-x 1 cfati cfati 8656 Jun 13 20:09 sin_mso.out
[prompt]> ldd sin_mso.out
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffc80ddd000)
        libm.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 (0x00007f999636b000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f9995fa1000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f9996674000)
[prompt]> ./sin_mso.out
func(3.141592): 0.000001

在这两种情况下，一切都正常。

切换到 libm.a （用于 sin 和 tanh ）：

[prompt]> gcc -fPIC main.c -DFUNC=sin -o sin_ma.out -l:libm.a
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): In function `__cos':
(.text+0x3542): undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): In function `__sin':
(.text+0x3572): undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
collect2: error: ld returned 1 exit status
[prompt]> ll sin_ma.out
ls: cannot access 'sin_ma.out': No such file or directory
[prompt]>
[prompt]> gcc -fPIC main.c -DFUNC=tanh -o tanh_ma.out -l:libm.a
[prompt]> ll tanh_ma.out
-rwxrwxr-x 1 cfati cfati 12856 Jun 13 20:10 tanh_ma.out
[prompt]> ldd tanh_ma.out
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffcfa531000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f124625c000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f1246626000)
[prompt]> ./tanh_ma.out
func(3.141592): 0.996272

如图所示：

对于 sin ，链接器抱怨（甚至不含 -fno-builtin ）
对于 tanh ，一切都很好

从现在开始，我将重点讨论无法解决的情况。

使用链接器标志（man ld（[die.linux]: ld(1) - Linux man page））播放：

[prompt]> gcc -fPIC main.c -DFUNC=sin -o sin_ma_undefined.out -l:libm.a -Wl,--warn-unresolved-symbols
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): In function `__cos':
(.text+0x3542): warning: undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): In function `__sin':
(.text+0x3572): warning: undefined reference to `_dl_x86_cpu_features'
[prompt]> ll sin_ma_undefined.out
-rwxrwxr-x 1 cfati cfati 104088 Jun 13 20:10 sin_ma_undefined.out
[prompt]> ldd sin_ma_undefined.out
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff984b0000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f274ad00000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f274b0ca000)
[prompt]> ./sin_ma_undefined.out
Segmentation fault (core dumped)

它已经通过了链接阶段，但是在运行时进行了 segfault （这是预料之中的）。

出现在 [Amper.Git]: open-source/glibc - Add _dl_x86_cpu_features to rtld_global 中（请注意，其中没有都在官方 glibc中：[GNU]: Index of /gnu/libc）。那是一些很重的东西。我“借用”了一些并保存了。

_dl_x86_cpu_features.c ：

#if defined(_DL_X86_CPU_FEATURES__WORKAROUND)

#  define FEATURE_INDEX_MAX 1


enum {
    COMMON_CPUID_INDEX_1 = 0,
    COMMON_CPUID_INDEX_7,
    COMMON_CPUID_INDEX_80000001,        // for AMD
    // Keep the following line at the end.
    COMMON_CPUID_INDEX_MAX
};


struct cpu_features {
    enum cpu_features_kind  {
        arch_kind_unknown = 0,
        arch_kind_intel,
        arch_kind_amd,
        arch_kind_other
    } kind;
    int max_cpuid;
    struct cpuid_registers {
        unsigned int eax;
        unsigned int ebx;
        unsigned int ecx;
        unsigned int edx;
    } cpuid[COMMON_CPUID_INDEX_MAX];
    unsigned int family;
    unsigned int model;
    unsigned int feature[FEATURE_INDEX_MAX];
};


struct cpu_features _dl_x86_cpu_features;

#endif

#include "_dl_x86_cpu_features.c"也需要添加到 main.c 中：

[prompt]> gcc -fPIC main.c -DFUNC=sin -D_DL_X86_CPU_FEATURES__WORKAROUND -o sin_ma_workaround.out -l:libm.a
[prompt]> ll sin_ma_workaround.out
-rwxrwxr-x 1 cfati cfati 104088 Jun 13 20:13 sin_ma_workaround.out
[prompt]> ldd sin_ma_workaround.out
        linux-vdso.so.1 =>  (0x00007fff17b6c000)
        libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f5a992e5000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f5a996af000)
[prompt]> ./sin_ma_workaround.out
func(3.141592): 0.000001

显然，它有效（至少在我的环境中有效）！

尽管它对我有用（可能与您的情况相同），但我仍然认为它是一种解决方法（ gainarie ），并且我不知道全部含义。
所以，我的建议是使用推荐的选项之一（从步骤 ＃2。 ）。
但是，看看其他编译器的行为会很有趣。

链接错误：GCC中libm.a的选择性静态链接

1 个答案: