C标准库中的函数定义在哪里？

Posted 2023-02-22

【中文标题】C标准库中的函数定义在哪里？

【英文标题】：Where are the functions in the C standard library defined?

【发布时间】：2014-03-07 03:38:28

【问题描述】：

我对源代码不感兴趣，我想知道 C 编译器 (GCC) 是如何实际找到函数的。比如，当预处理器看到我包含了stdio.h，它会在哪里找到定义函数体的文件？

编辑

我也应该说我使用的是 Ubuntu 12.04，但如果有一个通用的答案，那也可以。

【问题讨论】：

编译器只需要头文件。然而，链接器需要对象或库文件。

相关：***.com/questions/11481154/…

【参考方案1】：

gcc 带有（二进制）目标文件（不是 C 源文件），其中包含所有标准 C 函数的实现。当您使用gcc 将目标文件链接到可执行文件时，链接器自动包含实现标准库函数的目标文件。根据this thread，该标准目标文件可能被称为libc.a 或libc.so。

假设您在程序中包含对printf 的调用。当链接器试图解析该调用应该去哪里时，它会在libc.a 中找到printf 的定义，并将你的函数调用指向那里。

查看http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Link-Options.html 并注意-nostdlib 和-nodefaultlibs 选项。您可以使用这些选项告诉gcc 的链接器不默认包含标准库目标文件。

【讨论】：

那么链接器是否每次都自动包含实现所有标准库函数的目标文件？如果是这样，那么将不同的函数与不同的头文件相关联有什么意义？如果它们都被包含在内？

目标文件被gcc链接器使用。 头文件由编译器使用。编译器需要查看标头，因此它知道函数签名，因此 1) 可以对代码进行类型检查，以及 2) 可以生成正确的代码来传递参数和获取返回值。为什么他们不把 all 标准库函数的签名放在一个单独的头文件中？好吧，一方面，它不符合 C 标准，因为 C 标准实际上定义了标准头文件应该是什么。另一方面，它会使编译时间变慢。

另外，@Tyler，除非需要，否则链接器不包含来自静态库的目标文件。 .a 文件是独立对象模块的索引库，链接器将仅包含那些解析未定义符号的库（其中一些可能引用新的未定义符号，因此它将继续运行）。对于 .so，整个库将在运行时加载，因此不适用。

【参考方案2】：

gcc 从 C 库中获取 函数定义。默认情况下，您可以通过以下方式确定gcc 将为其查找的路径：

ld --verbose | grep SEARCH_DIR

这会导致我的系统上出现/usr/lib。

让我们尝试查找库是否包含标准函数的符号，例如scanf：

nm -A /usr/lib/libc.so | grep scanf

结果包括：

/lib/libc.so:0000000000042a90 T scanf

---

考虑一个小例子：

#include <stdio.h>

int main() 
  printf("Hello World!\n");
  return 0;

我们称之为i.c：

$ gcc i.c              # Compile
$ ldd ./a.out          # Try to find dependencies
./a.out:
        -lc.12 => /usr/lib/libc.so.12

最后一个命令本质上意味着二进制文件依赖于/usr/lib/libc.so.12 ，并且您会在其中找到代码中使用的函数的定义。

【参考方案3】：

您的问题与 GCC 搜索头文件的位置有关。它搜索标准包含目录。您可能会发现this thread 很有用：

使用各种选项（例如 -I 和 -I- 和 -isystem），您可以指定 许多不同的包含功能。基本上，指定的目录 通过 -I 将在 -isystem 指定的那些之前搜索，这将 依次在“标准系统包括 目录”（至少，根据我的测试）。不同之处在于 -I 可用于任何 #include 指令，但 -isystem 将仅用于 #include <...> 就是说，建议仅 由于搜索顺序，将 -I 用于#include "..." 指令。 使用 -I- 真的给了你很多控制，因为任何 -I 以前使用过 -I- 将仅搜索 #include "..." 而在 -I- 之后使用的任何 -I 将搜索任何 #include 指令。此外， 使用 -I- 表示不会搜索当前目录 包含文件，除非您还指定 -I。 （搜索当前 目录）。

如果您想获得支持的搜索目录的列表 默认情况下，尝试运行以下命令：cpp -v < /dev/null 这运行 没有输入的 GNU C 预处理器；在此过程中它将打印 （给定 -v 标志）包含目录搜索路径。你应该 看到像“#include <...> 搜索从这里开始：”这样的短语，后跟一个 目录列表。这些是您的标准包含搜索路径， 按搜索顺序。

【讨论】：

这与找到库的位置有些相切，但如果默认情况下在 /some/path/include 中找到标头，则通常在 /some/path/lib 中找到这些库。

【参考方案4】：

在 Linux 上，您的 libc（或 C++ 的 libstdc++）可能位于 /usr/lib 或 /usr/lib64。这些是共享库，您可以修改LD_LIBRARY_PATH 变量以指定在哪些目录中搜索它们。一个实际的示例是您安装gcc 的本地副本，并且很可能会有更新标准库的版本而不是您的系统，因此您希望本地 gcc 以该版本启动，即export LD_LIBRARY_PATH=/home/user/local-install/gcc/lib64

【讨论】：

C 编译器不太可能需要 libstdc++。

@BrianDrummond：是的，可能是错字。我确定了答案。

【参考方案5】：

它查看由环境变量设置的库路径。

阅读更多：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/cpp/Search-Path.html

【讨论】：

他没有问gcc 在哪里找到标准头文件。他在问它在哪里可以找到这些函数的实体。