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萬萬沒想到，一個可執(zhí)行文件原來包含了這么多信息！

拿到一個編譯好的可執(zhí)行文件，你能獲取到哪些信息?文件大小，修改時間?文件類型?除此之外呢?實際上它包含了很多信息，這些你都知道嗎?

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示例程序

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. //main.c 
    2. 
  
  
  
  
  2. #include 
    3. 
  
  
  
  
  3. void testFun() 
    4. 
  
  
  
  
  4. { 
    5. 
  
  
  
  
  5.     printf("公眾號：編程珠璣\n"); 
    6. 
  
  
  
  
  6. } 
    7. 
  
  
  
  
  7. int main(void) 
    8. 
  
  
  
  
  8. { 
    9. 
  
  
  
  
  9.     testFun(); 
    10. 
  
  
  
  
  10.     return 0; 
    11. 
  
  
  
  
  11. } 
    12.

編譯得到可執(zhí)行文件main：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ gcc -o main main.c 
    2.

ELF頭信息

只需要一條簡單的命令，就可以獲取很多信息

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ readelf -h main 
    2. 
  
  
  
  
  2. ELF Header: 
    3. 
  
  
  
  
  3.   Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00  
    4. 
  
  
  
  
  4.   Class:                             ELF64 
    5. 
  
  
  
  
  5.   Data:                              2's complement, little endian 
    6. 
  
  
  
  
  6.   Version:                           1 (current) 
    7. 
  
  
  
  
  7.   OS/ABI:                            UNIX - System V 
    8. 
  
  
  
  
  8.   ABI Version:                       0 
    9. 
  
  
  
  
  9.   Type:                              EXEC (Executable file) 
    10. 
  
  
  
  
  10.   Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64 
    11. 
  
  
  
  
  11.   Version:                           0x1 
    12. 
  
  
  
  
  12.   Entry point address:               0x400430 
    13. 
  
  
  
  
  13.   Start of program headers:          64 (bytes into file) 
    14. 
  
  
  
  
  14.   Start of section headers:          6648 (bytes into file) 
    15. 
  
  
  
  
  15.   Flags:                             0x0 
    16. 
  
  
  
  
  16.   Size of this header:               64 (bytes) 
    17. 
  
  
  
  
  17.   Size of program headers:           56 (bytes) 
    18. 
  
  
  
  
  18.   Number of program headers:         9 
    19. 
  
  
  
  
  19.   Size of section headers:           64 (bytes) 
    20. 
  
  
  
  
  20.   Number of section headers:         31 
    21. 
  
  
  
  
  21.   Section header string table index: 28 
    22.

程序位數(shù)

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Class:     ELF64 
    2.

Class展示了該程序的位數(shù)，如這里顯示的是ELF64，如果你將它放到一個32位系統(tǒng)中運行，運行得起來就怪了。換句話說，64位系統(tǒng)上能運行32位和64位的程序，但是32位系統(tǒng)上，無法運行64位的程序。

大小端

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Data:   2's complement, little endian 
    2.

還記得那個到處可見的面試題嗎?如何判斷當前CPU是大端還是小端?除了各種秀代碼的方式，你想到這個方式了嗎?

找一個該平臺上的正運行的可執(zhí)行文件或系統(tǒng)庫，然后使用readelf -h看一下，是不是很快就看出來了?多么明顯的little endian。

運行平臺

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. Machine:   Advanced Micro Devices X86-64 
    2.

做嵌入式相關的可能經(jīng)常需要做交叉編譯，而編譯出來的程序到底對不對呢?比如你在86平臺編譯arm的程序，最終生成的可執(zhí)行文件到底能不能運行在arm平臺呢?通過Machine字段就可以很容易確定，從這里可以看到，它是運行在x86平臺的。

同樣的，當你在交叉編譯的時候，發(fā)現(xiàn)總有一個庫鏈接不上，但是庫又存在，不妨看看這個庫和你要編譯的平臺是否匹配。

鏈接了哪些動態(tài)庫?

編好的程序依賴了哪些動態(tài)庫呢?可不要放到另外一個平臺就起不來啊。瞅瞅：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ ldd main 
    2. 
  
  
  
  
  2.     linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffe750e7000) 
    3. 
  
  
  
  
  3.     libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f749920a000) 
    4. 
  
  
  
  
  4.     /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f74995d4000) 
    5.

原來鏈接了這些庫，所以當你在網(wǎng)上下載一些程序，運行的時候提示你某些so找不到，不妨看看它鏈接的動態(tài)庫在什么位置，你的機器上到底有沒有吧。

新增的函數(shù)和全局變量包含了嗎?

新增了一個全局變量或者函數(shù)，但是編譯完之后，不確定有沒有?

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ nm main |grep testFun 
    2. 
  
  
  
  
  2. 0000000000400526 T testFun 
    3.

nm看下就知道了。當然了，如果你看到某個庫的函數(shù)前面的標志不是T，而是U，說明該函數(shù)未在該庫中定義。

nm主要用于查看elf文件的符號表信息。

有符號表嗎

我們都知道，沒有符號表的程序，在core之后是沒有太多有效信息可看的，也是無法使用gdb正常調(diào)試的，那么怎么看有沒有符號表呢?

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ file main 
    2. 
  
  
  
  
  2. main: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=0d9a7eb860459b585d2b33ae28d7c67d5ba12669, not stripped 
    3.

咦?你看這里是不是也可以看到程序位數(shù)，適用平臺等信息?

如果使用file命令看到最后是not stripped，那么則含有符號表，一般線上的程序可能會選擇去掉符號表信息，因為可以大大減少可執(zhí)行文件的空間占用。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ strip main 
    2.

這個時候再看看：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ nm main 
    2. 
  
  
  
  
  2. no main symbols 
    3.

程序占用空間太大?

為什么程序的占用空間這么大?不妨看看是不是使用了過多的靜態(tài)變量或全局變量：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ size main 
    2. 
  
  
  
  
  2.    text       data     bss     dec     hex filename 
    3. 
  
  
  
  
  3.    1261        552       8    1821     71d main 
    4.

看到data部分的大小了嗎?看起來并沒有多少，如果這里占用空間過大，那可能是你程序中用到了太多的全局變量和靜態(tài)變量或常量。當然了，如果你的全局變量都是初始化為0的，那么data這里是不會有明顯的變化的(為什么?)。

在開頭分別加下面這一行，其影響可執(zhí)行文件的效果不一樣奧。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. char str[1000] = {0}; 
    2. 
  
  
  
  
  2. char str[1000] = {1}; 
    3.

包含某個字符串嗎

這個程序里面包含什么特殊的字符串嗎?可以搜索一下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ strings main |grep hello 
    2. 
  
  
  
  
  2. hello, 
    3.

嗯?這樣一想，好像還可以把版本號信息寫進去呢。

C還是C++?

如果將前面的程序按照C++編譯：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ g++ -o main main.c 
    2. 
  
  
  
  
  2. $ nm main |grep test 
    3. 
  
  
  
  
  3. 0000000000400526 T _Z7testFunv 
    4.

你會發(fā)現(xiàn)使用g++編譯出來的test函數(shù)符號前帶頭，后帶尾，這也是C++中有重載和C中沒有重載的原因之一。

函數(shù)的匯編代碼是?

反匯編所有代碼：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ objdump -d main 
    2.

那如果要反匯編特定函數(shù)(如main函數(shù))呢?先按照地址順序輸出符號表信息：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ nm -n main |grep main -A 1 
    2. 
  
  
  
  
  2. 0000000000400537 T main 
    3. 
  
  
  
  
  3. 0000000000400550 T __libc_csu_init 
    4.

我們得到main的開始地址為0x400537，結束地址為0x400550。

反匯編：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ objdump -d main --start-address=0x400537 --stop-address=0x400550 
    2. 
  
  
  
  
  2. 0000000000400537 
    : 
    3. 
  
  
  
  
  3.   400537:    55                      push   %rbp 
    4. 
  
  
  
  
  4.   400538:    48 89 e5                mov    %rsp,%rbp 
    5. 
  
  
  
  
  5.   40053b:    b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax 
    6. 
  
  
  
  
  6.   400540:    e8 e1 ff ff ff          callq  400526  
    7. 
  
  
  
  
  7.   400545:    b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax 
    8. 
  
  
  
  
  8.   40054a:    5d                      pop    %rbp 
    9. 
  
  
  
  
  9.   40054b:    c3                      retq    
    10. 
  
  
  
  
  10.   40054c:    0f 1f 40 00             nopl   0x0(%rax) 
    11.

看看只讀數(shù)據(jù)區(qū)有哪些內(nèi)容?

當我們嘗試修改常量字符串的時候，編譯器會提示我們，它們是只讀的，真的如此嗎?

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ readelf main -x .rodata 
    2. 
  
  
  
  
  2. Hex dump of section '.rodata': 
    3. 
  
  
  
  
  3.   0x004005d0 01000200 00000000 68656c6c 6f2ce585 ........hello,.. 
    4. 
  
  
  
  
  4.   0x004005e0 ace4bc97 e58fb7ef bc9ae7bc 96e7a88b ................ 
    5. 
  
  
  
  
  5.   0x004005f0 e78fa0e7 8e9100                     ....... 
    6.

看到了嗎?我們的hello,字符串放在了這里。

總結

本文僅列出了一些比較常見的可執(zhí)行文中能讀到的信息，歡迎補充。

思考

對于a和b，它們的內(nèi)存存儲區(qū)域是一樣的嗎?為什么?

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. char *a = "hello,world"; 
    2. 
  
  
  
  
  2. char a[] = "hello,world"; 
    3.

sizeof計算a和b的大小一樣嗎?又為什么?


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