编译器怎么处理定义但未使用的函数？
当我们在编写代码时，有时会遇到这样的情况：我们定义了一个函数，但后来发现它并没有被程序中的任何其他地方调用。这时，很多人会好奇：编译器是如何处理这些“孤儿”函数的呢？
这其实是一个挺有意思的问题，它涉及到编译器的优化策略和链接过程。简单来说，编译器和链接器对于未使用的函数通常是会“放过”它们，但它们是否最终会“消失”在最终的可执行文件中，则取决于具体的场景和编译器选项。
我们先从最基础的来看：
1. 编译阶段：
语法和语义检查： 在编译的早期阶段，编译器会逐行检查你的代码。对于一个已定义的函数，即使它没有被调用，编译器也能识别出它是一个合法的函数定义。它会检查函数的签名（返回类型、函数名、参数列表）是否正确，以及函数体内部的代码是否存在语法错误。只要这些检查通过，编译器就会继续处理这个函数。
生成目标代码： 编译器的主要任务是把高级语言翻译成机器可以理解的低级代码（通常是汇编代码，然后汇编器再生成机器码）。对于一个未使用的函数，编译器仍然会为其生成相应的目标代码（object code）。你可以把它想象成，编译器还是把这个函数的“蓝图”和“施工说明”都写好了，只是没人会去“建造”它。
符号表： 在编译过程中，编译器会维护一个符号表，用来记录程序中所有标识符（变量、函数、类型等）的信息，包括它们的名称、类型以及在编译后的代码中的位置（或者如何找到它们）。一个未使用的函数也会被记录在符号表中，它会被标记为一个“符号”，以便在链接阶段能被找到。
所以，在编译阶段，未使用的函数会被生成目标代码，并被记录在符号表中。编译器本身通常不会因为一个函数没被调用就把它删除。
2. 链接阶段：
链接器的工作是将一个或多个目标文件（由编译器生成）以及所需的库文件组合起来，形成一个最终的可执行文件。在这个阶段，链接器会解决符号引用问题。
符号解析： 如果你的程序有一个函数定义，但没有调用它，那么在链接阶段，这个函数的符号会存在于它的目标文件中。如果程序中确实没有其他地方引用了这个函数，那么链接器在处理这个目标文件时，会发现这个函数是一个“未解析”的符号（意思是，它被定义了，但没有被引用）。
链接器的默认行为： 很多时候，链接器在默认情况下，会尝试将所有在目标文件中定义的符号都包含到最终的可执行文件中。这是因为链接器无法绝对确定某个符号在后续的动态链接或运行时操作中是否会被需要（虽然在这种简单的情况下不太可能）。所以，即使你定义了一个函数但没用它，它很可能还是会出现在最终的可执行文件中。
“垃圾回收”和“死代码消除”（更高级的优化）： 在一些更高级的编译和链接场景下，或者通过特定的编译器选项，会启用“死代码消除”（dead code elimination）或“未使用的函数移除”（unused function removal）等优化。
链接时优化 (LinkTime Optimization, LTO)： 这是一种非常强大的优化技术。当启用 LTO 时，编译器会将编译过程推迟到链接阶段。这意味着链接器可以同时查看所有目标文件，并且对整个程序进行全局分析。在这种情况下，如果链接器发现某个函数确实在整个程序的生命周期内都没有被调用过，它就可以安全地将其从最终的可执行文件中移除。这可以有效地减小可执行文件的大小，并可能带来一些性能提升。
静态链接器选项： 即使没有 LTO，一些静态链接器也可能提供了选项来移除未使用的符号。例如，在 GCC 和 Clang 中，你可以使用 `Wl,gcsections`（其中 `gcsections` 是传递给链接器的选项）来启用“垃圾回收”机制，移除未被引用的段（包括函数）。
总结一下，未使用的函数在编译时会被生成代码，但最终是否会被包含在可执行文件中，很大程度上取决于链接器和所启用的优化级别。
举个例子：
假设我们有以下 C 代码：
```c
// file1.c
void used_function() {
// ... do something ...
}
void unused_function() {
// ... do nothing ...
}
int main() {
used_function();
return 0;
}
```
1. 编译 `file1.c`：
`gcc c file1.c o file1.o`
编译器会为 `used_function` 和 `unused_function` 都生成目标代码。`unused_function` 的目标代码会被包含在 `file1.o` 中，并且它的符号信息会被添加到 `file1.o` 的符号表中。
2. 链接生成可执行文件：
不带优化链接： `gcc file1.o o my_program`
在这个链接过程中，链接器看到 `main` 调用了 `used_function`，所以 `used_function` 是必需的。
它也看到了 `unused_function` 被定义在 `file1.o` 中，但是没有被任何地方引用。在默认情况下，链接器可能会认为它应该保留这个函数，以防万一（比如某个动态库可能会在运行时引用它，尽管在这个孤立的例子里不可能）。所以 `unused_function` 的代码很可能仍然会出现在 `my_program` 中。
带 LTO 或 GC 链接： `gcc O2 flto file1.o o my_program_lto` 或者 `gcc Wl,gcsections file1.o o my_program_gc`
在这种情况下，链接器会进行更深入的分析。它会发现 `unused_function` 在整个程序（在本例中就是这一个文件）中没有被任何地方调用，因此可以安全地将其从最终的可执行文件中移除。这样生成的 `my_program_lto` 或 `my_program_gc` 文件就会更小，并且不包含 `unused_function` 的代码。
为什么会有未使用的函数？
通常，未使用的函数可能是：
遗留代码： 在代码重构或演进过程中，某些函数可能不再需要，但没有被及时删除。
调试代码： 用于临时测试或调试的函数，完成后忘记删除。
条件编译： 通过宏定义，某些函数可能在特定的构建配置下才会被定义，但在此次构建中并未被启用。
库或框架的内部函数： 如果你使用了某些库，而这些库中的某些函数是你不需要调用的，那么在你看来它们可能就是未使用的。
处理未使用的函数的好处：
减小可执行文件大小： 移除不必要的代码可以使程序更小巧。
潜在的性能提升： 更小的程序加载更快，而且移除死代码有时可以帮助编译器更好地优化剩余的代码。
提高代码可读性： 清理掉不必要的函数，可以使代码库更整洁，更容易理解。
所以，下次当你发现代码中有未被调用的函数时，不必过于担心。编译器和链接器通常会以一种相对安全的方式处理它们，而通过特定的优化选项，你还可以主动让它们从最终的程序中消失。不过，出于代码整洁和效率的考虑，定期清理未使用的函数总是一个好习惯。
这其实是一个挺有意思的问题，它涉及到编译器的优化策略和链接过程。简单来说，编译器和链接器对于未使用的函数通常是会“放过”它们，但它们是否最终会“消失”在最终的可执行文件中，则取决于具体的场景和编译器选项。
我们先从最基础的来看：
1. 编译阶段：
语法和语义检查： 在编译的早期阶段，编译器会逐行检查你的代码。对于一个已定义的函数，即使它没有被调用，编译器也能识别出它是一个合法的函数定义。它会检查函数的签名（返回类型、函数名、参数列表）是否正确，以及函数体内部的代码是否存在语法错误。只要这些检查通过，编译器就会继续处理这个函数。
生成目标代码： 编译器的主要任务是把高级语言翻译成机器可以理解的低级代码（通常是汇编代码，然后汇编器再生成机器码）。对于一个未使用的函数，编译器仍然会为其生成相应的目标代码（object code）。你可以把它想象成，编译器还是把这个函数的“蓝图”和“施工说明”都写好了，只是没人会去“建造”它。
符号表： 在编译过程中，编译器会维护一个符号表，用来记录程序中所有标识符（变量、函数、类型等）的信息，包括它们的名称、类型以及在编译后的代码中的位置（或者如何找到它们）。一个未使用的函数也会被记录在符号表中，它会被标记为一个“符号”，以便在链接阶段能被找到。
所以，在编译阶段，未使用的函数会被生成目标代码，并被记录在符号表中。编译器本身通常不会因为一个函数没被调用就把它删除。
2. 链接阶段：
链接器的工作是将一个或多个目标文件（由编译器生成）以及所需的库文件组合起来，形成一个最终的可执行文件。在这个阶段，链接器会解决符号引用问题。
符号解析： 如果你的程序有一个函数定义，但没有调用它，那么在链接阶段，这个函数的符号会存在于它的目标文件中。如果程序中确实没有其他地方引用了这个函数，那么链接器在处理这个目标文件时，会发现这个函数是一个“未解析”的符号（意思是，它被定义了，但没有被引用）。
链接器的默认行为： 很多时候，链接器在默认情况下，会尝试将所有在目标文件中定义的符号都包含到最终的可执行文件中。这是因为链接器无法绝对确定某个符号在后续的动态链接或运行时操作中是否会被需要（虽然在这种简单的情况下不太可能）。所以，即使你定义了一个函数但没用它，它很可能还是会出现在最终的可执行文件中。
“垃圾回收”和“死代码消除”（更高级的优化）： 在一些更高级的编译和链接场景下，或者通过特定的编译器选项，会启用“死代码消除”（dead code elimination）或“未使用的函数移除”（unused function removal）等优化。
链接时优化 (LinkTime Optimization, LTO)： 这是一种非常强大的优化技术。当启用 LTO 时，编译器会将编译过程推迟到链接阶段。这意味着链接器可以同时查看所有目标文件，并且对整个程序进行全局分析。在这种情况下，如果链接器发现某个函数确实在整个程序的生命周期内都没有被调用过，它就可以安全地将其从最终的可执行文件中移除。这可以有效地减小可执行文件的大小，并可能带来一些性能提升。
静态链接器选项： 即使没有 LTO，一些静态链接器也可能提供了选项来移除未使用的符号。例如，在 GCC 和 Clang 中，你可以使用 `Wl,gcsections`（其中 `gcsections` 是传递给链接器的选项）来启用“垃圾回收”机制，移除未被引用的段（包括函数）。
总结一下，未使用的函数在编译时会被生成代码，但最终是否会被包含在可执行文件中，很大程度上取决于链接器和所启用的优化级别。
举个例子：
假设我们有以下 C 代码：
```c
// file1.c
void used_function() {
// ... do something ...
}
void unused_function() {
// ... do nothing ...
}
int main() {
used_function();
return 0;
}
```
1. 编译 `file1.c`：
`gcc c file1.c o file1.o`
编译器会为 `used_function` 和 `unused_function` 都生成目标代码。`unused_function` 的目标代码会被包含在 `file1.o` 中，并且它的符号信息会被添加到 `file1.o` 的符号表中。
2. 链接生成可执行文件：
不带优化链接： `gcc file1.o o my_program`
在这个链接过程中，链接器看到 `main` 调用了 `used_function`，所以 `used_function` 是必需的。
它也看到了 `unused_function` 被定义在 `file1.o` 中，但是没有被任何地方引用。在默认情况下，链接器可能会认为它应该保留这个函数，以防万一（比如某个动态库可能会在运行时引用它，尽管在这个孤立的例子里不可能）。所以 `unused_function` 的代码很可能仍然会出现在 `my_program` 中。
带 LTO 或 GC 链接： `gcc O2 flto file1.o o my_program_lto` 或者 `gcc Wl,gcsections file1.o o my_program_gc`
在这种情况下，链接器会进行更深入的分析。它会发现 `unused_function` 在整个程序（在本例中就是这一个文件）中没有被任何地方调用，因此可以安全地将其从最终的可执行文件中移除。这样生成的 `my_program_lto` 或 `my_program_gc` 文件就会更小，并且不包含 `unused_function` 的代码。
为什么会有未使用的函数？
通常，未使用的函数可能是：
遗留代码： 在代码重构或演进过程中，某些函数可能不再需要，但没有被及时删除。
调试代码： 用于临时测试或调试的函数，完成后忘记删除。
条件编译： 通过宏定义，某些函数可能在特定的构建配置下才会被定义，但在此次构建中并未被启用。
库或框架的内部函数： 如果你使用了某些库，而这些库中的某些函数是你不需要调用的，那么在你看来它们可能就是未使用的。
处理未使用的函数的好处：
减小可执行文件大小： 移除不必要的代码可以使程序更小巧。
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提高代码可读性： 清理掉不必要的函数，可以使代码库更整洁，更容易理解。
所以，下次当你发现代码中有未被调用的函数时，不必过于担心。编译器和链接器通常会以一种相对安全的方式处理它们，而通过特定的优化选项，你还可以主动让它们从最终的程序中消失。不过，出于代码整洁和效率的考虑，定期清理未使用的函数总是一个好习惯。
网友意见
别的编译器不知道, gcc打开编译参数-ffunction-sections和-fdata-sections, 链接参数 -Wl,--gc-sections就行了, 源程序里没有被调用到的函数/静态数据不会链接到最终的执行文件. 不开的话就真的都编译链接进去了.
sdcc至今没加上这个功能, 编译出来的二进制代码就大得多, 所以许多sdcc下的库都拆成了每个文件一个函数的形式.
至于警告... static函数如果没有用到, 编译时会有warning. 非static函数的话, 编译阶段没法知道是否在外部调用了, 所以没法报警了.
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