在這種情況下庫函數是如何鏈接的？

Question

我剛剛遇到這個代碼，博客表示這在32位體系結構上工作正常。我沒有測試它;然而，在這種情況下，我對圖書館的聯繫表示懷疑。編譯器如何將字符串庫鏈接到main，因爲它不知道要鏈接哪個庫？

所以基本上如果我包括<string.h>那麼它應該可以正常工作;但是，如果我不包含<string.h>，那麼按照博客，它將運行在32位體系結構中，並且無法在64位體系結構上運行。

#include <errno.h> 
#include <stdio.h> 

int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    FILE *fp; 

    fp = fopen(argv[1], "r"); 
    if (fp == NULL) { 
     fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno)); 
     return errno; 
    } 

    printf("file exist\n"); 

    fclose(fp); 

    return 0; 
} 

Answer 1

顯示，如果你讓編譯器推斷這並不總是聲明函數返回一個int只會編譯代碼。這在C89/C90中是有效的，但是過時了; C99和C11要求在使用它們之前聲明函數。 GCC版本5.1.0之前的GCC默認採用C90模式;您必須打開「拒絕此代碼」警告。 GCC 5.1.0及更高版本默認採用C11。即使沒有任何編譯選項，您至少也會從代碼中獲取警告。

代碼會正常鏈接，因爲函數名稱是strerror()，無論它是否聲明，鏈接器都可以在標準C庫中找到該函數。通常，標準C庫中的所有函數都可以自動用於鏈接 - 實際上，通常還有許多不那麼標準的函數可用。 C沒有像C++那樣的類型安全鏈接（但是C++也堅持要在使用它之前聲明每個函數，所以代碼不會像C++那樣在沒有頭的情況下編譯）。

由於歷史原因，數學庫是分開的，您需要指定-lm才能鏈接它。這在很大程度上是因爲硬件浮點不是通用的，所以有些機器需要一個使用硬件的庫，而其他機器需要軟件仿真浮點算法。某些平臺（例如Linux）如果使用<math.h>（可能是<tgmath.h>）中聲明的函數，仍然需要單獨的-lm選項;其他平臺（例如Mac OS X）不會 - 有一個-lm來滿足構建系統的鏈接，但數學函數在主C庫中。

如果代碼是一個相當標準的32位平臺ILP32（int，long，指針所有32位），在編譯然後許多體系，假定strerror()返回一個int假定它返回相同量的數據好像它返回char *（這是strerror()實際返回的值）。因此，當代碼將strerror()的返回值壓入fprintf()的堆棧時，會推送正確的數據量。請注意，某些架構（特別是摩托羅拉M680x0系列）將返回地址寄存器（A0）中的地址和通用寄存器（D0）中的數字，因此即使在具有32位編譯的機器上也會出現問題：編譯器會嘗試從數據寄存器而不是地址寄存器中獲取返回值，並且這不是由strerror()設置的 - 導致混亂。

隨着64位體系結構（LP64），假設strerror()返回一個32位int意味着，編譯器將僅收集由strerror()返回的64位地址的32位和推送堆棧上爲fprintf()到與...合作。當它試圖將截斷地址視爲有效時，事情就會出錯，經常導致崩潰。

當添加缺少的<string.h>頭，編譯器知道該strerror()函數返回一個char *和所有的幸福和喜悅再次，即使該文件的程序被告知要尋找不存在。

如果你是明智的，你將確保你的編譯器總是在繁瑣的模式下編譯，拒絕任何可能錯誤的東西。當我用我的默認的編譯您的代碼，我得到：

$ gcc -std=c11 -O3 -g -Wall -Wextra -Werror -Wmissing-prototypes \ 
>  -Wstrict-prototypes -Wold-style-definition bogus.c -o bogus 
bogus.c: In function ‘main’: 
bogus.c:10:33: error: implicit declaration of function ‘strerror’ [-Werror=implicit-function-declaration] 
     fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno)); 
           ^
bogus.c:10:25: error: format ‘%s’ expects argument of type ‘char *’, but argument 3 has type ‘int’ [-Werror=format=] 
     fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno)); 
         ^
bogus.c:10:25: error: format ‘%s’ expects argument of type ‘char *’, but argument 3 has type ‘int’ [-Werror=format=] 
bogus.c:4:14: error: unused parameter ‘argc’ [-Werror=unused-parameter] 
int main(int argc, char *argv[]) 
      ^
cc1: all warnings being treated as errors 
$ 

的「未使用的參數」的錯誤提醒你，你應該檢查到有傳遞給fopen()您嘗試打開文件之前的說法。

固定碼：

#include <string.h> 
#include <errno.h> 
#include <stdio.h> 

int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    FILE *fp; 

    if (argc != 2) 
    { 
     fprintf(stderr, "Usage: %s file\n", argv[0]); 
     return 1; 
    } 

    fp = fopen(argv[1], "r"); 
    if (fp == NULL) 
    { 
     fprintf(stderr, "%s: file %s could not be opened for reading: %s\n", 
       argv[0], argv[1], strerror(errno)); 
     return errno; 
    } 

    printf("file %s exists\n", argv[1]); 

    fclose(fp); 

    return 0; 
} 

體形：

$ gcc -std=c11 -O3 -g -Wall -Wextra -Werror -Wmissing-prototypes \ 
>  -Wstrict-prototypes -Wold-style-definition bogus.c -o bogus 
$ 

運行：

$ ./bogus bogus 
file bogus exists 
$ ./bogus bogus2 
./bogus: file bogus2 could not be opened for reading: No such file or directory 
$ ./bogus 
Usage: ./bogus file 
$ 

注意，錯誤消息包括節目名稱和標準錯誤報告。當文件已知時，錯誤消息包含文件名;這是很容易調試一個錯誤，如果該程序是在shell腳本比如果消息只是：

No such file or directory 

沒有指出哪些程序或文件時遇到的問題。

當我刪除從固定代碼#include <string.h>線所示，那麼我可以編譯並像這樣運行：

$ gcc -o bogus90 bogus.c 
bogus.c: In function ‘main’: 
bogus.c:18:35: warning: implicit declaration of function ‘strerror’ [-Wimplicit-function-declaration] 
       argv[0], argv[1], strerror(errno)); 
           ^
$ gcc -std=c90 -o bogus90 bogus.c 
$ ./bogus90 bogus11 
Segmentation fault: 11 
$ 

將其用在Mac OS X 10.10.5 GCC 5.1.0測試 - 當然，這是一個64位平臺。

Answer 2

我不認爲這個代碼的功能會受到其32位或64位架構的影響：指針是32位還是64位，如果long int是32位或64位。包含頭文件（在本例中爲string.h）不應該影響與庫的鏈接。頭文件包含對編譯器而不是鏈接器。編譯器可能會警告隱式聲明的函數，但只要鏈接器可以在其中一個正在搜索的庫中找到該函數，它就會成功鏈接該二進制文件，並且它應該運行得很好。

我剛剛在64位CentOS盒子上使用叮噹聲3.6.2創建並運行了該代碼。我沒有得到這個編譯器警告：

junk.c:10:33: warning: implicitly declaring library function 'strerror' with type 'char *(int)' 
     fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno)); 
           ^
junk.c:10:33: note: include the header <string.h> or explicitly provide a declaration for 'strerror' 
1 warning generated. 

該節目進行了一個不存在的文件名和錯誤消息，「沒有這樣的文件或目錄」，是有意義的。然而，這是因爲strerror（）函數是一個衆所周知的標準庫函數，並且它的聲明被編譯器正確地猜到了。如果它是用戶定義的函數，那麼編譯器在猜測時可能不那麼「幸運」，然後架構可能很重要，正如其他答案所建議的那樣。

因此，吸取的教訓：確保函數聲明可用於編譯器並注意警告！