gcc 库的链接顺序问题

前言

最近MIPS上开发一个程序，需要用到浮点运算。

写好bootloader，main函数，在main函数调用log浮点运算，包含math库。

然后再写好makefile，ld脚本。

gcc的参数用到了：

CFLAGS= -c -march=3081 -msoft-float -fno-inline  $(ENDIAN) -G0

ld的参数用到了：

LDFLAGS= -march=3081 -msoft-float -nostartfiles -lgcc -lm -lc  -Wl,-Map,rlx_test.map

库的链接顺序

本文的重点是讲述gcc库的链接顺序。

刚开始的时候，在链接参数部分，我的顺序是这么安排的： -lc -lgcc -lm。

结果compile正常，但是在ld的时候，遇到问题了，总是报log函数找不到errno变量。

经过仔细分析，发现我的程序本身是有问题的，运算表达式可以总结为：log(a)。

结果a为0了，log函数会报错，会将错误代码赋给__errno这个全局变量。而__errno变量是声明在errno.h头文件中，但是定义在libc的某个file中。

gcc库的链接顺序，官方是这么解释的：

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-5.2.0/gcc/Link-Options.html#Link-Options

gcc -l 解释如下:
       -l library
           Search the library named library when linking.  (The second alter-
           native with the library as a separate argument is only for POSIX
           compliance and is not recommended.)

           It makes a difference where in the command you write this option;
           the linker searches and processes libraries and object files in the
           order they are specified.  Thus, foo.o -lz bar.o searches library z
           after file foo.o but before bar.o.  If bar.o refers to functions in
           z, those functions may not be loaded.

这句话翻译过来的意思就是说，如果你的库在链接时安排的顺序是：foo.o -lz bar.o。那么gcc的链接器先搜索库foo，然后是z库，然后是bar库。

这样就带来一个问题，如果库bar调用了库z里面的函数，但是链接器是先搜索的库z，这时候并没有发现库bar调用库z啊，所以就不会把库z中的这部分函数体挑出来进行链接。

而是只把库z中，被foo库调用的函数体挑出来。

 

回到我们之前的描述。

由于__errno全局变量是定义在库libc中，而库libm中的log函数会访问__errno全局变量。这就要求链接时，libm在libc的前面。所以我们应该这样安排库的链接顺序：

 -lm -lgcc -lc 

一句话，越是被别人调用的越底层的库，就越放在后面；越是调用别人的越上层的库，就越放在前面。

库的说明

下面我们来讲讲libm,libgcc, libc分别是做什么用的：

libm库，是数学运算函数的库，里面包含了各种基本的数学函数实现，例如sin,cos,平方根，log等。

libgcc库，要想用gcc编译代码就需要调用的库，里面包含了一些基本的函数。参考https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gccint/Libgcc.html。例如部分整形/浮点运算，异常处理，一些杂项函数。

libc库，是c的标准库，里面包含了基本输入输出函数，memcpy之类，string copy之类的函数。

从这些库的用途，我们就知道为什么要按照-lm -lgcc -lc 的顺序调用了。

当然在编译内核和一些库时，我们可能会看到nostdlib，这个选项，意思是不调用标准库libc和libgcc，而是要我们自己去实现这些基本的库函数被内核函数调用。

一些编译和链接参数的说明

-march=3081，是指定cpu架构是MIPS 3081。

-msoft-float，是针对没有FPU单元的CPU，编译浮点运算代码需要的，也叫软浮点。

-nostartfiles，是指不用默认的bootload代码，而要用我们自己写启动引导代码。