即使是我最小的 .c 文件也总是编译为至少 128 KB 的可执行文件，有什么原因吗？

Question

我在 Windows 8.1 64 位上使用 Dev-C++，它使用 GCC 编译。

我注意到我的所有 .c 文件总是编译为至少 128 KB 的 .exe 文件，无论源文件多么小。即使是简单的“你好，世界！”是128kb。正如我所料，具有更多代码行的源文件增加了可执行文件的大小，但所有文件开始时至少 128kb，好像这是某种最小大小。

我知道 .exe 实际上并没有这样的最小大小； .kkrieger 是一个完整的第一人称射击游戏，具有 3D 图形和声音，所有这些都可以放在一个 96kb 的可执行文件中。

为了弄清楚这一点，我在 Notepad++ 中打开了我的 hello_world.exe。我想，也许我的编译器添加了一个恰好为 128kb 的冗长标头。

不幸的是，我对可执行文件知之甚少，无法理解它，尽管我确实发现诸如“地址 %p 没有图像部分 VirtualQuery failed for %d bytes at address %p”之类的字符串隐藏在其中.exe 中常见的乱码。

当然，这不是一个严重的问题，但我想知道为什么会这样。

为什么会出现这个 128kb 的最小值？这是否与我的 64 位操作系统有关，或者可能与我的编译器的怪癖有关？

Answer 1

简短回答：视情况而定。

长答案：这取决于您拥有的操作系​​统以及它如何处理可执行文件。

大多数（如果不是全部）编程语言编译器不会将其分解为绝对的、原始的 x86/ARM/其他架构的机器代码。相反，在他们将您的源代码打包成 .o（对象）文件后，他们会将 .o 及其库“链接”在一起，从而形成标准的可执行格式。这些“可执行格式”本质上是特定于系统的文件格式，其中包含低级、非常接近机器代码的指令，操作系统以这样的方式解释这些低级指令到 CPU 的形式机器码指令。

例如，我将讨论 Linux 设备最常用的两种可执行格式：ELF 和 ELF64（我会让您自己弄清楚同名的区别是什么）。 ELF 代表可执行和可链接格式。在每个 ELF 编译的程序中，文件以一个 4 字节的“幻数”开始，它只是一个十六进制的 0x7F，后跟 ASCII 中的字符串“ELF”。下一个字节设置为 1 或 2，表示程序分别用于 32 位或 64 位体系结构。在那之后，另一个字节表示程序的endianness. 之后，还有几个字节表示架构是什么，依此类推，直到 64 位标头总共达到 64 个字节。

但是，64 字节甚至不接近您所说的 128K。那是因为（除了 windows .exe 格式通常要复杂得多），这里的 C++ 标准库有问题。例如，让我们看一下 C++ iostream 库的一个常见用法：

#include <iostream>
int main()
{
    std::cout<<"Hello, World!"<<std::endl;
    return 0;
}

这个程序可能会在 Windows 系统上编译成一个非常大的可执行文件，因为在你将iostream 添加到你的程序的那一刻，它会将整个 C++ 标准库添加到其中，极大地增加了你的可执行文件的大小。

那么，我们该如何解决这个问题呢？简单的： 使用 C++ 的 C 标准库实现！

#include <cstdio>
int main()
{
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

只需使用原始的 C 标准库即可将您的大小从几百 KB 减少到最多几个。发生这种情况的原因仅仅是因为 GCC/G++ 出于某种奇怪的原因非常喜欢将程序与整个标准 C++ 库链接。

但是，有时您绝对需要使用 C++ 特定的库。在这种情况下，许多链接器都有某种命令行选项，基本上告诉链接器“嘿，我只使用 STDCPP 库中的 2 个函数，你不需要整个东西”。在 Linux 链接器 ld 上，这是命令行选项 -nodefaultlibs。不过，我不完全确定这在 Windows 上是什么。当然，这可以非常快速地中断大量的调用，例如在进行大量标准 C++ 调用的程序中。

所以，最后，我会更担心简单地重写您的程序以使用常规 C 函数而不是新奇的 C++ 函数，尽管它们很神奇。如果你担心尺寸的话。