编译器在哪里找到“printf”？

Posted 2023-02-22

【中文标题】编译器在哪里找到“printf”？

【英文标题】：Where the compiler find ``printf``?

【发布时间】：2016-05-11 05:37:25

【问题描述】：

我已经有一段时间没有接触 c++了，这个问题可能很愚蠢，但它确实困扰了我一段时间。

假设我有以下 c 程序：

#include <stdio.h>

int main()

  int i;
  for(i=0; i<10; i++)
  
    printf("Hello World!\n");
  
  return 0;

我知道我包含stdio.h 的原因是因为我在main 中调用printf，但我想知道编译器如何知道在编译期间在哪里可以找到printf() 的实现？ stdio.h 只提供函数原型，但编译过程中到底发生了什么？

是否存在编译器知道的某些前缀路径来搜索printf 的实现？如果有，如何找到它们？

非常感谢！

【问题讨论】：

真正找到它的是链接器。是的，查找标准库的路径是预定义的。

@πάνταῥεῖ 你能再解释一下吗？谢谢！

Here's some more info

"链接阶段的路径查找" 对于不同的编译器，或者对于同一个编译器的不同版本是不同的。你为什么对它感兴趣？

如果您想真正了解编译器/链接器正在寻找头文件和库（至少对于 gcc）的幕后情况，请参阅 ***.com/a/11481258/12711。

【参考方案1】：

如果您使用的是 linux 系统，则使用的 C 库可能是 glibc。 GCC 实际上并不提供 C 库实现，只提供头文件。实际实现这些函数的定义是 C 库的工作。在 Linux 上，有一种叫做“共享库”的东西，由需要它的程序动态加载。例如：

ldd /usr/bin/gcc
    linux-vdso.so.1 (0x00007ffd9e9f8000)
    libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x00007ff9a35a6000)
    libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00007ff9a31de000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055953c573000)

您可以通过传递-nostdlib 并在您自己的C 库中链接来禁用libc 的链接。还有其他方法可以替换 C 库提供的定义，例如链接到您自己的 malloc 等。链接器只允许为任何给定的声明找到 一个 定义，并且由于 C 中没有名称修饰，因此很容易做到。

^{这是一个过于简单的解释，并没有提到内置函数、数学库等。}

【参考方案2】：

printf 是标准库的一部分，它被称为“标准”，因为它默认由 C 编译器链接。标准库通常由操作系统或编译器提供。在大多数 linux 系统上，它位于 libc.so，而在 MS Windows C 库上，由 Visual C 运行时文件 msvcrt.dll 提供。

【参考方案3】：

经过一番挖掘，以下解释对我来说最有意义：

短版

头文件包含编译器需要的声明，但不包含实现。这 相应的库文件有那些。编译器需要头文件而不需要库；链接器 需要库，而不是头文件。

长版

头文件不包含printf()的定义 函数（即它的实现。）包含在 C 标准 I/O 库中（即glibc）。编译器无法创建机器指令 会导致 printf() 函数运行，因为它不知道在哪里 printf() 实施是； 它无法创建对此函数的调用。相反，编译器在可执行文件中放置一个符号 或多或少说，呼吁 printf() 必须由链接器解析。

链接器是在编译器之后运行的独立程序。它查看所有未解析的符号 程序，例如 printf() ，并尝试通过在软件库中查找它们的位置来解决它们 程序需要的。在这种情况下，链接器需要在 C 标准 I/O 库中查找位置 的 printf() 函数，以便它可以修补代码以调用它（ldd /usr/bin/gcc 方式或gcc -v foo.c -Wl --verbose 方式）。 C 标准 I/O 库 之所以特别，是因为它几乎用于每个 C 程序，因此许多 C 实现都包含它 在 C 运行时库中。这使得链接器可以轻松找到它