log（10.0）可以編譯但是log（0.0）不能用未定義的引用嗎？

Question

對於以下C源代碼：

#include <math.h>

int main(void)
{
    double          x;

    x = log(0.0);

    return 0;
}

當我用gcc -lm編譯時，我得到了：

/tmp/ccxxANVH.o: In function `main':
a.c:(.text+0xd): undefined reference to `log'
collect2: error: ld returned 1 exit status

但是，如果我用log(10.0)替換log(0.0) log(10.0) ，那么它可以成功編譯。

我不太明白這一點，因為無論它們是否具有數學意義，它們都應該編譯 - 沒有語法錯誤。 有人能解釋一下嗎？

以防萬一，我的gcc -v輸出：

Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-4.8/README.Bugs --enable-languages=c,c++,java,go,d,fortran,objc,obj-c++ --prefix=/usr --program-suffix=-4.8 --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.8 --libdir=/usr/lib --enable-nls --with-sysroot=/ --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-unique-object --disable-libmudflap --enable-plugin --with-system-zlib --disable-browser-plugin --enable-java-awt=gtk --enable-gtk-cairo --with-java-home=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64/jre --enable-java-home --with-jvm-root-dir=/usr/lib/jvm/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-jvm-jar-dir=/usr/lib/jvm-exports/java-1.5.0-gcj-4.8-amd64 --with-arch-directory=amd64 --with-ecj-jar=/usr/share/java/eclipse-ecj.jar --enable-objc-gc --enable-multiarch --disable-werror --with-arch-32=i686 --with-abi=m64 --with-multilib-list=m32,m64,mx32 --with-tune=generic --enable-checking=release --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --target=x86_64-linux-gnu
Thread model: posix
gcc version 4.8.2 (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1)

請注意，這個問題是關於常量折疊，但建議的重復問題是關於缺少鏈接庫。

Answer 1

gcc可以在很多情況下使用內置函數 ，他們的文檔說：

其中許多功能僅在某些情況下進行了優化; 如果它們在特定情況下未被優化，則會發出對庫函數的調用。

因此，當使用內置函數時， gcc不需要鏈接數學庫，但由於沒有定義 log(0)它可能會強制gcc在運行時對其進行評估，因為它有副作用。

如果我們看一下C99標准草案第7.12.1節草案中第4段中的錯誤條件的處理，則說明（ 強調我的 ）：

如果數學結果的大小是有限的，則浮動結果溢出，但是如果在指定類型的對象中沒有非常的舍入誤差，則無法表示數學結果。 如果浮點結果溢出且默認舍入有效，或者數學結果是有限參數的精確無窮大（例如log（0.0）），則該函數返回宏HUGE_VAL，HUGE_VALF或HUGE_VALL的值，具體取決於返回類型 ，與函數的正確值具有相同的符號; 如果整數表達式math_errhandling＆MATH_ERRNO非零，則整數表達式errno獲取值ERANGE; 如果整數表達式math_errhandling＆MATH_ERREXCEPT非零，則如果數學結果是精確無窮大，則會引發''除零''浮點異常，否則會引發''溢出''浮點異常。

我們可以從實例看到使用-S標志來生成程序集和grep log以過濾掉對log調用。

在log(0.0)的情況下，生成以下指令（ 請參見實時 ）：

call    log

但是在log(10.0)的情況下，沒有生成call log指令（ 請參見實時 ）。

我們通常可以通過使用-fno-builtin標志來防止gcc使用內置函數，這可能是測試是否正在使用內置函數的更快方法。

請注意， -lm 需要在源文件之后 ，例如（ 取自鏈接的答案 ），如果main.c需要數學庫，那么您將使用：

 gcc main.c -lm 

Answer 2

編譯沒問題，只是缺少鏈接器開關-lm 。

第二個版本可能編譯和鏈接，因為gcc用常量替換log(10.0) ，因此不需要調用數學庫。 在第二種情況下，結果在數學上是未定義的，並且評估會導致域錯誤。 在這種情況下，表達式不能被常量替換，因為域錯誤的處理在運行時可能會有所不同。

引用C標准（ 草案 ）：

在域錯誤上，該函數返回一個實現定義的值; 如果整數表達式math_errhandling＆MATH_ERRNO非零，則整數表達式errno獲取值EDOM; 如果整數表達式math_errhandling＆MATH_ERREXCEPT非零，則引發''invalid''浮點異常。

因此，對log(0.0)評估要么返回值HUGE_VAL （不是我之前聲明的NAN ）或浮點異常。

編輯：我根據收到的評論更正了我的答案，並添加了C標准中描述的鏈接。