Pourquoi avez-vous le lien de la bibliothèque de mathématiques en C?

Si je comprend <stdlib.h> ou <stdio.h> dans un programme C je n'ai pas de lien entre ces lors de la compilation, mais je dois le lien vers <math.h>, à l'aide de -lm avec gcc, par exemple:

gcc test.c -o test -lm

Quelle est la raison? Pourquoi dois-je établir un lien explicite entre la bibliothèque de mathématiques, mais pas les autres bibliothèques?

InformationsquelleAutor Nope | 2009-06-23

c compilation math.h

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Les fonctions dans stdlib.h et stdio.h avoir des implémentations en libc.so (ou libc.a la liaison statique), qui est lié à votre exécutable par défaut (comme si -lc ont été spécifiée). GCC peut être instruits pour éviter ce lien automatique avec la -nostdlib ou -nodefaultlibs options.

Les fonctions mathématiques de math.h avoir des implémentations en libm.so (ou libm.a la liaison statique), et libm est pas lié par défaut. Il y a des raisons historiques pour cette libm/libc split, rien de très convaincant.

Fait intéressant, le C++ runtime libstdc++ nécessite libm, donc si vous compilez un programme en C++ avec GCC (g++), vous obtiendrez automatiquement libm liée.
- OK, donc cela devient une conception de la bibliothèque question - pourquoi les bibliothèques partitionné de cette façon?
- Je parie pour optimiser le temps de construction UNIX lui-même (et les outils qui l'accompagnent). À l'époque, il était probablement le plus complexe de la chose qui a été construit dans C.
- rien à voir avec la fpu de l'émulation? mais pour linux, l'éventuelle d'émulation est dans le noyau et non pas la libm.. droit?
- J'ai lu que c'est parce qu'il était commun pour Unix pirates à écrire leurs propres fonctions mathématiques.
- Cela n'a rien à voir avec Linux, car il est courant longtemps avant de Linux. Je suppose qu'il a quelque chose à faire avec en essayant de minimiser la taille de l'exécutable, car il y a beaucoup de programmes qui n'ont pas besoin de fonctions mathématiques.
- Sur les anciens systèmes, si les fonctions mathématiques étaient contenues dans la libc, puis la compilation de tous les programmes serait plus lente, la sortie des exécutables serait plus grand, de l'exécution et aurait besoin de plus de mémoire, sans aucun avantage pour plus tous les programmes qui n'utilisent pas ces fonctions mathématiques à tous. Ces jours, nous avons un bon support pour les bibliothèques partagées, et même lorsque la liaison statique, les bibliothèques standards sont mis en place afin que code inutilisé peut être mis au rebut, de sorte qu'aucun de ces raisons sont bonnes plus.
- Avez-vous un lien pour obtenir de l'information pertinente à ce sujet?
- ce dernier commentaire est une bonne raison et susceptible d'être vrai :-P. le Modifier dans votre post et vous avez eu mon +1.
- Même dans les vieux jours, en les reliant à une bibliothèque ne tirez pas dans la totalité du contenu de la bibliothèque de l'exécutable. Linkers, bien que d'un aspect souvent ignoré de la technologie, ont été historiquement très efficace.
- Aussi, les bibliothèques partagées ont été autour depuis plus longtemps que vous ne le pensez. Ils ont été inventés dans les années 1950, pas les années 1980.
- Il dépend de la façon dont les objets de l'archive de la bibliothèque sont mis en place, et puisque beaucoup de ces systèmes sont antérieurs à me, je ne peux pas réaliser avec précision des réclamations à leur sujet. Il est logique que le système de créateurs, serait de faire du travail supplémentaire à l'avant de diviser la bibliothèque d'objets pour permettre cela, cependant.
- Bibliothèques partagées ont été autour pour toujours, mais pour autant que je sais, de nombreux systèmes sont encore utilisés de manière statique des bibliothèques liées de même pour la libc. Stratus VOS, par exemple, est toujours déployé et maintenu, et la plupart des déploiements ont pas de bibliothèques partagées à tous les...
- Je suppose qu'à la fin de la journée, ce que nous recherchons n'est rien de plus que GCC conservatisme: "c'est toujours fonctionné comme ça". Je souhaite seulement qu'ils ont appliqué le même raisonnement à leur compilateur extensions.
- Je ne peux pas réaliste d'imaginer que quelque chose allait se casser si libm ont été fusionnées dans la libc (et libm transformé en un vide talon, de façon -lm n'est pas en panne). Oh bien.
- Utilisez -std=c99 ou quoi que ce soit.
- Pourquoi est-il que sur llvm gcc je peux omettre-lm?
- Salut, je suis curieux de savoir pourquoi gcc-std=c89 besoins -lm drapeau, clang -std=c89, c99, c11 également besoin de ce drapeau, mais gcc-std=c99, c11 ne le font pas. GCC 4.8.1, clang 3.5 svn trunk.
InformationsquelleAutor ephemient
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Rappelez-vous que C est une vieille langue, et que les Unités de police constituées sont un phénomène relativement récent. J'ai d'abord vu C sur 8 bits des processeurs où il a été beaucoup de travail à faire encore entier de 32 bits de l'arithmétique. Beaucoup de ces implémentations n'ai même pas ont un calcul en virgule flottante de la bibliothèque disposition des!

Même sur la première 68000 machines (Mac, Atari ST, Amiga), la virgule flottante coprocesseurs étaient souvent cher add-ons.

De faire tout calcul en virgule flottante, vous avez besoin d'un assez importante bibliothèque. Et le calcul a été lente. Si vous aurez rarement utilisé flotteurs. Vous avez essayé de tout faire avec des nombres entiers ou entiers à l'échelle. Quand vous avez eu à inclure les mathématiques.h, vous serrant les dents. Souvent, vous devez écrire votre propre approximations et de tables de recherche pour l'éviter.

Compromis existé pendant une longue période. Parfois, il y avait en compétition de mathématiques paquets appelés "fastmath" ou telle. Quelle est la meilleure solution pour les mathématiques? Vraiment précis mais lent des trucs? Inexacts, mais vite? De grandes tables pour les fonctions trigonométriques? Il n'était pas jusqu'à ce que les coprocesseurs été garantie dans l'ordinateur que la plupart des implémentations est devenu évident. J'imagine qu'il y a un programmeur là, quelque part à droite maintenant, en travaillant sur une puce intégrée, en essayant de décider d'intégrer dans la bibliothèque de mathématiques à gérer certains problèmes mathématiques.

C'est pourquoi les mathématiques n'était pas standard. De nombreux ou peut-être la plupart des programmes n'ont pas utilisé un seul flotteur. Si les Unités de police constituées avait toujours été autour, et des flotteurs et des doubles étaient toujours cher à fonctionner sur, pas de doute, il y aurait eu un "stdmath".
- Heh, je suis en utilisant Pade successives (1+x)^y en Java, dans un PC de bureau. Log, exp et de prisonniers de guerre sont encore lents.
- Bon point. Et j'ai vu des approximations pour le péché() dans les plugins audio.
- C'est ce qui explique pourquoi libm n'est pas lié par défaut, mais les maths ont été standard de C89 et avant cela, le K&R, a de facto normalisée, de sorte que votre "stdmath" remarque n'a aucun sens.
InformationsquelleAutor Nosredna
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Parce que le ridicule pratique historique que personne n'est prêt à les réparer. La consolidation de toutes les fonctions requises par C et POSIX dans un seul fichier de bibliothèque ne serait pas seulement d'éviter cette question se pose, mais aussi d'économiser une quantité importante de temps et de la mémoire lors de la liaison dynamique, puisque chaque .so fichier lié nécessite les opérations de système de fichiers pour localiser et de le trouver, et quelques pages de ses variables statiques, les délocalisations, etc.

Une mise en œuvre où toutes les fonctions sont dans une bibliothèque et de la -lm, -lpthread, -lrt, etc. les options sont toutes non-ops (ou un lien à vide .a fichiers) est parfaitement conforme POSIX et certainement préférable.

Note: je parle POSIX parce que C lui-même ne précise rien sur la façon dont le compilateur est invoquée. Ainsi, vous pouvez simplement traiter gcc -std=c99 -lm que la mise en œuvre spécifique de la manière dont le compilateur doit être appelé pour un comportement conforme.
- +1 pour préciser que POSIX ne nécessite pas qui les sépare, libm, la libc et librt il existe des librairies. Par exemple, sur Mac OS, tout est situé dans un seul libSystem (qui comprend également libdbm, libdl, libgcc_s, libinfo, libm, libpoll, libproc et librpcsvc).
- -1 pour spéculer sur la bibliothèque de recherche de l'impact sur la performance sans la sauvegarder avec un lien, ou des chiffres. "Profil. Ne pas spéculer"
- Ce n'est pas de la spéculation. Je n'ai pas les articles publiés, mais j'ai fait toutes les mesures moi-même et la différence est énorme. Utilisez simplement strace avec l'une des options de synchronisation de regarder combien de démarrage de temps est consacré à la liaison dynamique, ou de comparer l'exécution de ./configure sur un système où tous les utilitaires standard sont statiques liés par rapport à l'endroit où ils sont dynamiques liés. Même intégrer application de bureau, les développeurs et les intégrateurs de systèmes sont conscients des coûts de la liaison dynamique; c'est pourquoi les choses comme prelink existent. Je suis sûr que vous pouvez trouver des repères dans certains de ces papiers.
- Notez que POSIX t besoin -lm pour être accepté et les applications qui utilisent les mathématiques interfaces doivent utiliser -lm, mais il peut être un interne à l'option traitées (ou même ignorés par le compilateur de commande, pas un fichier de bibliothèque. Ou il peut simplement être un vide .a fichier si les interfaces sont dans la principale de la libc.
- Je ne sais pas pourquoi j'ai oublié de le mentionner avant: strace -tt pourrez facilement vous montrer le temps passé sur la liaison dynamique. Ce n'est pas assez. Et sur Linux, l'inspection /proc/sys/smaps va vous montrer la surcharge de la mémoire de bibliothèques supplémentaires.
InformationsquelleAutor R..
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Parce que time() et quelques autres fonctions sont builtin défini dans la bibliothèque C (libc) lui-même et GCC toujours des liens vers de la libc sauf vous utilisez le -ffreestanding option de compilation. Cependant fonctions mathématiques vivre dans libm qui n'est pas implicitement lié par gcc.
- Sur LLVM gcc je n'ai pas à ajouter -lm. Pourquoi est-ce?
InformationsquelleAutor ismail
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Une explication est donnée ici:

Donc, si votre programme est à l'aide de fonctions mathématiques et notamment math.h, alors vous avez besoin pour établir un lien explicite entre la bibliothèque de mathématiques en passant par la -lm drapeau. La raison de cette séparation est que les mathématiciens sont très pointilleux sur la façon dont leur apprentissage des mathématiques est calculé et ils peuvent utiliser leur propre mise en œuvre des fonctions mathématiques au lieu de la norme de mise en œuvre. Si les fonctions mathématiques ont été regroupés dans libc.a il ne serait pas possible de le faire.

[Modifier]

Je ne suis pas sûr que je suis d'accord avec cela, cependant. Si vous avez une bibliothèque qui fournit, disons, sqrt(), et que vous passez devant la bibliothèque standard, un Unix éditeur de liens de prendre votre version, non?
- Je ne pense pas qu'il ya une garantie que cela va arriver, vous pourriez vous retrouver avec un symbole de conflit au lieu. Il serait sans doute dépendent de l'éditeur de liens et la mise en page de la bibliothèque. Je trouve toujours que la raison d'être faible; si vous faites une coutume fonction sqrt, vous ne devriez pas lui donner le même nom que le standard de la fonction sqrt, même si il fait la même chose...
- En effet, de faire votre propre fonction (non statique) nommé sqrt résultats dans un programme avec un comportement indéfini.
- Bonne trouvaille. Et pour en venir à votre point, qu'entendez-vous par "avant que la bibliothèque standard" ? Je pensais, de la bibliothèque standard est lié par défaut et n'est pas nécessaire d'être reliés via des options de ligne de commande. Ainsi, la bibliothèque standard sera le premier à aller de l'éditeur de liens et on ne peut pas placer leur mise en œuvre "avant de la bibliothèque standard".
- regarde ma réponse, je pense que j'ai fait avant “la bibliothèque mathématique standard”. Mais je pense qu'il y a des options du compilateur de ne pas lier la bibliothèque standard C, ce qui vous permettra de passer à la vôtre.
- J'utilise gcc de la version 7.2, qui le -lm est totalement facultatif. Toutes les idées
InformationsquelleAutor Bastien Léonard
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Comme ephemient dit, la bibliothèque C (libc est lié par défaut et cette bibliothèque contient les implémentations de stdlib.h, stdio.h et de plusieurs autres types de fichiers d'en-tête. Juste pour ajouter, selon "Une Introduction à la GCC" l'éditeur de liens de commande de base pour un programme "Hello World" en C est comme ci-dessous:
```
ld -dynamic-linker /lib/ld-linux.so.2 /usr/lib/crt1.o 
/usr/lib/crti.o /usr/libgcc-lib /i686/3.3.1/crtbegin.o
-L/usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1 hello.o -lgcc -lgcc_eh -lc 
-lgcc -lgcc_eh /usr/lib/gcc-lib/i686/3.3.1/crtend.o /usr/lib/crtn.o
```
Notez l'option -lc dans la troisième ligne qui relie la bibliothèque C.

InformationsquelleAutor ardsrk
4

Il y a une discussion approfondie de la liaison à des bibliothèques externes dans Une Introduction à la GCC de la Liaison avec les bibliothèques externes. Si une bibliothèque est un membre de la norme bibliothèques (comme stdio), alors vous n'avez pas besoin de spécifier au compilateur (vraiment à l'éditeur de liens) pour les relier.

EDIT: Après lecture de certains de l'autre des réponses et des commentaires, je pense que le libc.une référence et de la libm de référence qu'elle lie les deux ont beaucoup à dire au sujet de pourquoi les deux sont séparés.

Noter que bon nombre de fonctions dans 'libm.un "(la bibliothèque de mathématiques) sont définis dans les " mathématiques.h', mais ne sont pas présents dans la libc.un. Certains sont, ce qui peut prêter à confusion, mais en règle générale, c'est la bibliothèque C contient les fonctions qui ANSI dicte doit exister, de sorte que vous n'avez pas besoin de l'-lm si vous utilisez uniquement ANSI fonctions. En revanche, `libm.une " contient plus de fonctions et prend en charge des fonctionnalités supplémentaires telles que les matherr de rappel et le respect des différentes normes de comportement en cas de FP erreurs. Voir la section libm, pour plus de détails.
- Qui ne répond pas à la question de savoir pourquoi vous avez le lien dans le match bibliothèques séparément. Évidemment, vous voulez avoir de lien OpenGL bibliothèques séparément, mais, sans doute, les bibliothèques de mathématiques sont généralement utiles.
- Vous avez raison. Il n'était pas clair pour moi de la question, que c'était le peu que l'OP a une question sur. J'ai été l'édition de ma réponse que vous avez dit.
- Je sais la raison que j'ai compilé un programme qui utilise le sqrt fonction et il fonctionne sans y compris la bibliothèque via -lm. Merci!
InformationsquelleAutor Bill the Lizard
3

Je pense que c'est une sorte de arbitraire. Vous devez tracer une ligne quelque part (dont les bibliothèques sont par défaut et qui ont besoin d'être précisées).

Il vous donne la possibilité de le remplacer par un autre qui a les mêmes fonctions, mais je ne pense pas, il est très courant de le faire.

EDIT: (à partir de mes propres commentaires): je pense que gcc ne ce afin d'assurer la rétrocompatibilité avec l'original cc. Ma conjecture pourquoi les cc ne c'est parce que du temps de construction -- cc a été écrit pour les machines avec beaucoup moins de puissance que nous avons maintenant. Beaucoup de programmes ont pas de mathématiques à virgule flottante et ils ont probablement pris toutes les bibliothèques qui n'est pas couramment utilisé en dehors de la valeur par défaut. Je suppose que le temps de génération de l'OS UNIX et les outils qui vont avec ont été la force motrice.
- je pense que la mentalité derrière la question est que le contenu de libm sont en grande partie de la bibliothèque standard C, pourquoi ne sont-ils pas dans la libc?
- La raison pour gcc est de maintenir la compatibilité avec l'original cc dans le AT&T Unix. J'ai utilisé 3B2s en 1988 et vous avez dû vous -lm à apprendre les mathématiques. Il semblait tout à fait arbitraire pour moi à l'époque. Dans Visual Studio, je ne me souviens pas avoir à ajouter de mathématiques, mais vous devez ajouter d'autres apparemment c-runtime des bibliothèques, parfois. Je suppose que le compilateur les vendeurs ont une raison (temps de génération?), mais pour l'instant, je parie que gcc est juste essayer d'être rétro-compatible.
InformationsquelleAutor Lou Franco
3

Si j'ai mis stdlib.h ou stdio.h, je n'ai pas à établir le lien, mais je dois le lien quand je compile:

stdlib.h, stdio.h sont les fichiers d'en-tête. Vous les inclure pour votre commodité. Ils ne les prévisions des symboles deviennent disponibles si vous lien dans la bonne bibliothèque. Les implémentations sont dans les fichiers de la bibliothèque, c'est là où les fonctions de vraiment vivre.

Y compris math.h n'est que la première étape vers l'obtention de l'accès à toutes les fonctions mathématiques.

Aussi, vous n'avez pas de lien contre libm si vous ne l'utilisez pas les fonctions, même si vous faites une #include <math.h> qui n'est qu'une étape d'information pour vous, pour le compilateur sur les symboles.

stdlib.h, stdio.h reportez-vous à fonctions disponibles dans libc, qui se trouve être toujours liés de sorte que l'utilisateur n'a pas à le faire lui-même.

InformationsquelleAutor Adrian Panasiuk
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stdio fait partie de la bibliothèque standard C qui, par défaut, gcc lien contre.

La fonction mathématique implémentations sont dans un autre libm fichier qui n'est pas liée à un défaut de sorte que vous devez le préciser -lm. En passant, il n'y a aucun rapport entre ces fichiers d'en-tête et les fichiers de bibliothèque.
- il sait que..il demande pourquoi
- Cela n'explique pas le "pourquoi"?
- Il dit pourquoi. Simon explique que certaines bibliothèques sont liés par défaut, comme stdio alors que la bibliothèque de mathématiques n'est pas liée à un défaut de sorte qu'il doit être spécifié.
- Je dirais que la nature de la question est de se demander pourquoi libm est pas lié par défaut (ou même séparé de la libc), car son contenu est en grande partie de la bibliothèque c standard.
InformationsquelleAutor
2

Je deviner que c'est une façon de faire des applications qui ne l'utilisez pas à tous d'effectuer un peu mieux. Voici ma façon de penser sur ce.

x86 Os (et j'imagine que d'autres) ont besoin de stocker FPU état de changement de contexte. Cependant, la plupart des Systèmes d'exploitation ne vous embêtez pas à sauver/restaurer cet état après l'application tente d'utiliser la FPU pour la première fois.

En plus de cela, il y a probablement un peu de code de base dans la bibliothèque de mathématiques qui va définir la FPU à une saine base de l'état lors de la bibliothèque est chargé.

Donc, si vous n'avez pas de lien dans tout code mathématique du tout, rien de ce qui va se passer, donc le système ne permet pas de sauvegarder/restaurer toutes les FPU état à tous, en faisant des changements de contexte légèrement plus efficace.

Juste une supposition bien.

EDIT: en réponse à certains commentaires, le même principe s'applique encore à la non-FPU cas (l'idée étant que c'était pour faire des applications qui ne font pas d'utilisation libm effectuer un peu mieux).

Par exemple, si il y a un soft-FPU qui est probable dans les premiers jours de C. Puis d'avoir libm distinct pourrait éviter beaucoup de grands (et lent s'il a été utilisé) code de inutilement liée dans.

De plus, si ce n'est que la liaison statique disponible, alors un raisonnement similaire s'applique qu'elle continuerait à exécutable de tailles et de compiler les temps d'arrêt.
- Si vous n'avez pas de lien avec la libm mais toucher la FPU x87 par d'autres moyens (opérations sur les chars, par exemple), le x86 kernel n'a pas besoin de sauver la FPU de l'état. Je ne pense pas que c'est une très bonne deviner...
- bien sûr, si vous manuellement utilisation de la FPU le noyau aura encore besoin de sauvegarder/restaurer son état. Je disais donc que si vous n'avez jamais l'utiliser (y compris les utilisez pas libm), alors il ne faut.
- Vraiment, il peut très fortement dépendantes sur le noyau. La bibliothèque de mathématiques le noyau utilise pourrait avoir un save_FPU_on_switch() fonction qui s'allume, tandis que d'autres juste de détecter si la FPU a été touché.
- Si je me souviens correctement, tout le problème existait bien avant virgule flottante coprocesseurs même sur des microprocesseurs.
- l'approche d'avoir la bibliothèque de mathématiques demande économie serait une terrible de la conception. Que faire si ils utilisent la FPU par d'autres moyens? La seule saine d'esprit de l'approche (d'ailleurs un peu toujours la sauvegarde/restauration) serait de détecter utilisation, puis démarrer la sauvegarde/restauration.
InformationsquelleAutor Evan Teran

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