为什么在main之外使用时只需要链接数学库？

Question

使用时gcc test.c,第一个代码示例编译,而第二个代码示例不编译.为什么？

它们都与数学库的显式链接一起工作(即gcc test.c -lm.

第一个样本:

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

int main () {
   printf("%lf\n", sqrt(4.0) );
   return 0;
}

第二个样本:

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

double sqrt2(double a) { return sqrt(a); }

int main() {
  printf("%lf\n", sqrt(4.0));
  printf("%lf\n", sqrt2(4.0));
  return 0;
}

链接器错误与第二个样本:

/tmp/ccuYdso7.o: In function `sqrt2':
test.c:(.text+0x13): undefined reference to `sqrt'
collect2: error: ld returned 1 exit status

gcc -v:

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/8.1.0/lto-wrapper
Target: x86_64-pc-linux-gnu
Configured with: /build/gcc/src/gcc/configure --prefix=/usr --libdir=/usr/lib --libexecdir=/usr/lib --mandir=/usr/share/man --infodir=/usr/share/info --with-bugurl=https://bugs.archlinux.org/ --enable-languages=c,c++,ada,fortran,go,lto,objc,obj-c++ --enable-shared --enable-threads=posix --enable-libmpx --with-system-zlib --with-isl --enable-__cxa_atexit --disable-libunwind-exceptions --enable-clocale=gnu --disable-libstdcxx-pch --disable-libssp --enable-gnu-unique-object --enable-linker-build-id --enable-lto --enable-plugin --enable-install-libiberty --with-linker-hash-style=gnu --enable-gnu-indirect-function --enable-mul
Thread model: posix
gcc version 8.1.0 (GCC)

sqrt在main函数中使用没有链接器错误.这种情况有什么特别的原因吗？

我也检查过clang,但没有编译(链接器错误)没有-lm.

Answer 1

gcc是一个特别聪明的编译器.

它将优化sqrt(4.0)为编译时可评估的常量表达式.它可以做到这一点,因为sqrt定义由标准定义,其返回值仅仅是其输入的函数.(另请注意,在IEEE754下,sqrt必须返回最接近double最终结果.这进一步支持优化假设.)

在第二种情况下,函数的存在 (可以由其他翻译单元使用)使这种优化失败.