Увеличение размера библиотеки при компиляции всех исходников одним файлом?
Вероятнее всего компилятор просто проинлайнил все что можно, и код таким образом получился толще.
Так обьектный файл как раз машинный код и содержит, и его размер таки меньше получился.

Надо смотреть на опции сборки, активирован ли дебаг режим, сделан ли strip…