> Это что, вообще без оптимизаций?

Вообще-то обычно все исходники содержат оптимизацию в системах сборки. Обычно это -O2.

> Как я понимаю, линкер делает отдельный pass при котором он агрессивно изучает какой код не используется и его можно убить.

Это его побочное действие. Основное как раз inline и прочие подобные оптимизации.

man gcc:

Since both foo.o and bar.o are merged into a single image, this causes all the interprocedural analyses and optimizations in GCC to work across the two files as if they were a single one. This means, for example, that the inliner is able to inline functions in bar.o into functions in foo.o and vice-versa.

> Случаев чтобы LTO _увеличил_ программу я вообще ни разу не встречал.

Я специально не проверял, но думаю это вполне вероятно при агрессивной оптимизации и большом количестве мелких функций.