为什么静态链接的“hello world”程序这么大（超过 650 KB）？

Question

考虑以下程序：

#include <stdio.h>
int main(void)
{
  printf("hello world\n");
  return 0;
}

如果我使用 GCC 构建它，优化大小并使用静态链接，然后剥离它以进一步最小化大小（也许）：

$ gcc -Os -static hello.c -o hello
$ strip hello

我得到了一个大小约为 695 KB 的可执行文件。

为什么这么大？我意识到这不仅仅是我的目标代码，还有存根和其他什么，但仍然是巨大的。备注：

操作系统：Devuan GNU/Linux Chimaera (~= Debian Bullseye)

编译器：GCC 10.2
libc：glibc 2.31-13
处理器架构：x86_64
如果我使用

-O3 -flto

进行构建，它不会得到改善。

Answer 1

我用

-static

以及特殊的编译器参数

-Wl,-Map,a.map

编译了你的程序，它要求链接器写出一个文件

a.map

（你可以在该咒语中的第二个逗号后面放置任何你喜欢的名称），这解释了为什么每个目标文件包含在链接中。这些是该文件的前几行，为了可读性稍作编辑：

Archive member included to satisfy reference by file (symbol)

/usr/lib/libc.a(libc-start.o)
                              /usr/lib/crt1.o (__libc_start_main)
/usr/lib/libc.a(check_fds.o)
                              /usr/lib/libc.a(libc-start.o) (__libc_check_standard_fds)
/usr/lib/libc.a(libc-tls.o)
                              /usr/lib/libc.a(libc-start.o) (__libc_setup_tls)
/usr/lib/libc.a(errno.o)
                              /usr/lib/libc.a(check_fds.o) (__libc_errno)
/usr/lib/libc.a(assert.o)
                              /usr/lib/libc.a(libc-start.o) (__assert_fail)
/usr/lib/libc.a(dcgettext.o)
                              /usr/lib/libc.a(assert.o) (__dcgettext)

这意味着，

在链接器之前

查看程序的代码，当它仍在处理调用main的函数的传递依赖项时，它需要拉入打印的代码断言失败消息，以及

that

代码拉入用于动态加载和打印本地化的代码（翻译成用户的本机语言）错误消息。看起来你的 600K 二进制可执行文件中的大部分是代码及其依赖项，其中包括所有 malloc、所有

fprintf

、所有

iconv

、

gettext

“消息对象”的解析器文件，...

Answer 2

与您使用printf有任何关系吗。
与编译器优化代码的能力有任何关系。是否
与您包含<stdio.h>有任何关系。

int main(void) { return 0; }

您仍然获得相同的 695 KB 可执行文件。

感谢@SparKot 指出这个方向的评论。

Answer 3

-static

？

您将代码编译为静态可执行文件，因此它从

libc.a

链接所有库（例如 stdio），提取使用的模块并将它们链接到程序代码中，而不是从

libc.so

链接。不幸的是，

printf()

（以及许多标准函数）是一个复杂的例程，它处理输入/输出的缓冲，并且当您必须在程序中包含代码时使您的可执行文件变得更大。

另一方面，如果您允许链接器执行

动态链接

，您将获得大约 16 kb 的动态可执行文件，并且无需额外的加载工作，因为 libc 始终会在系统内存中为您预加载（因为几乎每个程序使用它，因此一旦系统中动态链接的第一个程序启动，它就会被加载 - 例如 systemd 或

init

）。如果标准库是共享对象，则内核不需要加载标准库，因为它通常在程序启动时已经加载。当您静态链接程序时，不会发生这种情况。该库的使用代码包含在您的可执行文件中，但由于其中不存在共享代码...必须从可执行文件将整个兆字节加载到内存中，启动时加载会降低性能。

您可以保持在该大小以下，但为此您必须在汇编程序中完成，而不是链接标准 C 库和运行时模块。

下一个程序，用汇编程序，减少到 8488 字节。除了使用的代码仅是以下字节（反汇编后），其余部分用于 ELF 合规性（默认重定位表等）

401000: b8 04 00 00 00 mov $0x4,%eax 401005: bb 01 00 00 00 mov $0x1,%ebx 40100a: b9 00 20 40 00 mov $0x402000,%ecx 40100f: ba 0d 00 00 00 mov $0xd,%edx 401014: cd 80 int $0x80 401016: b8 01 00 00 00 mov $0x1,%eax 40101b: bb 00 00 00 00 mov $0x0,%ebx 401020: cd 80 int $0x80

列表是：

你好.s

`.globl _start .section .data output: .ascii "Hello, world\n" output_end: .section .text _start: movl $4, %eax ; system call (4, write) movl $1, %ebx ; output descriptor (stdout, 1) movl $output, %ecx ; output string (above) movl $(output_end - output), %edx ; string size int $0x80 ; system call. movl $1, %eax ; system call (1, exit) movl $0, %ebx ; exit code (0) int $0x80 ; system call.`

只有 34 字节的程序，但剥离后可执行文件仍然是 8kb。  这是因为它被格式化为 ELF 二进制可执行文件，这需要一些额外的数据空间用于空符号表等（某些部分被填充到一整页代码，可能是

.text

部分的一页，并且另一个用于

.data

部分）

另一方面，如果您想查看链接阶段包含的内容，请将

-v

添加到编译器调用中，这样它就会打印用于调用链接器的命令行，您将看到链接中链接的所有内容最终可执行文件。

要编译/链接上述程序，只需执行以下操作：

$ as hello.s -o hello.o $ ld -o hello hello.o $ ./hello Hello, world $ _

Answer 4

gcc -static

缩小单文件脚本（无外部依赖项）失败了。我建议大家使用

musl-gcc

（在 Ubuntu 上，安装

musl-tools

）。

之前：

gcc foo.c -O -static -s # ./a.out 814K

之后：

musl-gcc foo.c -O -static -s # ./a.out 35K

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