在编译/链接期间由 GCC 确定的符号值

Posted 2023-02-17

【中文标题】在编译/链接期间由 GCC 确定的符号值

【英文标题】：The value of a symbol determined by GCC during compiling/linking

【发布时间】：2013-05-28 08:34:45

【问题描述】：

为什么在下面的代码中“if (sqrt)”条件总是正确的？编译的时候gcc这样警告，

weak.c: In function âfâ:
weak.c:6: warning: the address of âsqrtâ, will always evaluate as âtrueâ

源码，

#include <stdio.h>

extern double sqrt(double x); /* DECLARATION VERSION 1 */
/* extern double sqrt(double x) __attribute__ ((weak)); */ /* DECLARATION VERSION 2 */

void f() 
        if (sqrt) 
                printf("sqrt of 10 %f \n", sqrt(10.0));
        
        else 
                printf("sqrt not found \n");
        


int main (int arg, char **argv)

        f();
        return 0;

如果我注释掉行-“声明版本 1”并取消注释行-“声明版本 2”，我有一个具有以下行为的二进制文件。

当二进制文件与 -lm 链接时，“if (sqrt)”为真。 如果不是，则条件为假。我知道/认为对于一个弱符号，这里是“sqrt”函数，链接时它被初始化为 0。因此，当“sqrt”符号在其他地方（库）找不到它的定义时，“if (sqrt)”条件为假。

但是，当我使用“声明版本 1”时，为什么“sqrt”总是非零？在“DECLARATION VERSION 1”中，“sqrt”不是弱符号，当然也不是强符号。实际上，当您使用“nm”命令时，您找不到“sqrt”符号。而且，当我尝试打印“sqrt”的地址时，我得到一个编译错误。

有人知道“sqrt”不为零的原因吗？

提前致谢！

由于我找不到合适的标题来描述我的问题，如果有的话，请推荐一个更好的标题。

我想我找到了原因：

gcc 有一个用于优化目的的内置 sqrt() 函数。如果可能，gcc 将用其内置的 sqrt() http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Other-Builtins.html 替换 libm 中对 sqrt() 的调用。编译时，如果未关闭内置函数且未给出 libm(-lm)，gcc 将使用其内置版本的 sqrt()，它始终具有非零地址。 当我关闭内置时，我得到一个编译错误，

$ gcc -fno-builtin weak.c
weak.c: In function âfâ:
weak.c:9: warning: the address of âsqrtâ, will always evaluate as âtrueâ
/tmp/cc84fwK9.o: In function `f':
weak.c:(.text+0x11): undefined reference to `sqrt'
weak.c:(.text+0x29): undefined reference to `sqrt'
collect2: ld returned 1 exit status

【参考方案1】：

在这两种情况下，sqrt() 都是一个函数。对于decl ver 1，在if语句中：

if (sqrt)

sqrt 解析为该函数的 地址，该地址在编译时是已知的（无论如何不能为零）。因为在 C 语言中，任何非零都为真，if 语句的条件，函数的地址，总是计算为真 :)

当您使用__attribute__ ((weak)) 时，编译器允许您“检查”函数是否存在。如果不是，则仍会创建符号，但将其设置为 NULL。因此，当您将其设为“弱”链接函数时，符号 sqrt 可能是 null(false)。

From wikipedia...

在计算中，弱符号是目标文件中的符号定义 或可能被其他符号定义覆盖的动态库。 如果加载器没有找到定义，它的值将为零。

总而言之，在 decl 版本 1 中，链接器必须在编译时找到函数 sqrt，并将函数的地址绑定到该符号。因此符号不能为空。

在 decl 版本 2 中，链接器不需要找到 sqrt。如果是，sqrt 将解析为函数地址，但如果它没有找到该函数，它将将该符号设置为 null。即，弱符号允许您定义不需要在链接时解析的符号...

同样来自GNU Compiler Function Attributes：

weak 属性导致声明被作为弱 符号而不是全局。这主要用于定义 可以在用户代码中覆盖的库函数，尽管它可以 也可用于非函数声明。弱符号是 支持 ELF 目标，并且在使用 GNU 汇编器和链接器。

这不仅允许您检查函数是否存在，而且还允许您（如上所述）覆盖函数。请参阅Understand Weak Symbols by Examples 以获取一个简洁的小示例和一些有用的参考资料（特别好 - GCC Weak Symbols - 给出了弱函数符号被强函数符号覆盖的示例）。

【讨论】：

嗨，Jimbo，您说“sqrt 解析为该函数的地址，该地址在编译时已知（无论如何不能为零）”。但是，我编译代码时没有传递“-lm”选项，因此 gcc 将找不到 sqrt 函数的地址/定义。那么它的地址是如何在编译时知道的呢？

我认为是因为sqrt 是标准库的一部分并且默认链接到。 m 是做什么的？我怀疑标准库是默认链接的……不是 100% 确定的。但对于某些符号，在编译（以及链接）时解析：）我认为您需要使用链接器选项-nostdlib 来停止与标准库的链接。这就是为什么，我怀疑，您仍然可以解析 sqrt 符号...（请参阅 gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Link-Options.html）

我并不是建议您不要链接到标准库顺便说一句...这只是说明为什么该符号仍然存在于您的示例:)

好的，这就是编译时知道符号的方式。我不知道内置插件，所以感谢您发布您发现的内容:)