从一个elf文件中可以获取哪些信息?

拿到一个编译好的可执行文件,你能获取到哪些信息?文件大小,修改时间?文件类型?除此之外呢?实际上它包含了很多信息,这些你都知道吗?

示例程序

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//main.c
#include<stdio.h>
void testFun()
{
printf("公众号:编程珠玑\n");
}
int main(void)
{
testFun();
return 0;
}

编译得到可执行文件main:

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$ gcc -o main main.c

ELF头信息

只需要一条简单的命令,就可以获取很多信息

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

程序位数

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Class: ELF64

Class展示了该程序的位数,如这里显示的是ELF64,如果你将它放到一个32位系统中运行,运行得起来就怪了。换句话说,64位系统上能运行32位和64位的程序,但是32位系统上,无法运行64位的程序。

大小端

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Data: 2's complement, little endian

还记得那个到处可见的面试题吗?如何判断当前CPU是大端还是小端?除了各种秀代码的方式,你想到这个方式了吗?

找一个该平台上的正运行的可执行文件或系统库,然后使用readelf -h看一下,是不是很快就看出来了?多么明显的little endian。

关于大小端,更多内容可参考《谈谈字节序的问题》。

运行平台

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Machine: Advanced Micro Devices X86-64

做嵌入式相关的可能经常需要做交叉编译,而编译出来的程序到底对不对呢?比如你在86平台编译arm的程序,最终生成的可执行文件到底能不能运行在arm平台呢?通过Machine字段就可以很容易确定,从这里可以看到,它是运行在x86平台的。

同样的,当你在交叉编译的时候,发现总有一个库链接不上,但是库又存在,不妨看看这个库和你要编译的平台是否匹配。

链接了哪些动态库?

编好的程序依赖了哪些动态库呢?可不要放到另外一个平台就起不来啊。瞅瞅:

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

原来链接了这些库,所以当你在网上下载一些程序,运行的时候提示你某些so找不到,不妨看看它链接的动态库在什么位置,你的机器上到底有没有吧。

新增的函数和全局变量包含了吗?

新增了一个全局变量或者函数,但是编译完之后,不确定有没有?

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$ nm main |grep testFun
0000000000400526 T testFun

nm看下就知道了。当然了,如果你看到某个库的函数前面的标志不是T,而是U,说明该函数未在该库中定义。

nm主要用于查看elf文件的符号表信息。

有符号表吗

我们都知道,没有符号表的程序,在core之后是没有太多有效信息可看的,也是无法使用gdb正常调试的,这个在《GDB调试指南》中已经有提到了,那么怎么看有没有符号表呢?

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$ file main
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

咦?你看这里是不是也可以看到程序位数,适用平台等信息?

如果使用file命令看到最后是not stripped,那么则含有符号表,一般线上的程序可能会选择去掉符号表信息,因为可以大大减少可执行文件的空间占用。

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$ strip main

这个时候再看看:

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$ nm main
no main symbols

程序占用空间太大?

为什么程序的占用空间这么大?不妨看看是不是使用了过多的静态变量或全局变量:

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$ size main
text data bss dec hex filename
1261 552 8 1821 71d main

看到data部分的大小了吗?看起来并没有多少,如果这里占用空间过大,那可能是你程序中用到了太多的全局变量和静态变量。当然了,如果你的全局变量都是初始化为0的,那么data这里是不会有明显的变化的。

在开头分别加下面这一行,其影响可执行文件的效果不一样奥。

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char str[1000] = {0};
char str[1000] = {1};

包含某个字符串吗

这个程序里面包含什么特殊的字符串吗?可以搜索一下:

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$ strings main |grep hello
hello,

嗯?这样一想,好像还可以把版本号信息写进去呢。

C还是C++?

如果将前面的程序按照C++编译:

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$ g++ -o main main.c
$ nm main |grep test
0000000000400526 T _Z7testFunv

你会发现使用g++编译出来的test函数符号前带头,后带尾,这也是C++中有重载和C中没有重载的表象之一。

函数的汇编代码是?

反汇编所有代码:

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$ objdump -d main

那如果要反汇编特定函数(如main函数)呢? 先按照地址顺序输出符号表信息:

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$ nm -n main |grep main -A 1
0000000000400537 T main
0000000000400550 T __libc_csu_init

我们得到main的开始地址为0x400537,结束地址为0x400550。
反汇编:

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

看看只读数据区有哪些内容?

当我们尝试修改常量字符串的时候,编译器会提示我们,它们是只读的,真的如此吗?

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

看到了吗?我们的hello,字符串放在了这里。

总结

本文仅列出了一些比较常见的可执行文中能读到的信息,更多信息有待扩展。

思考

对于a和b,它们的内存存储区域是一样的吗?为什么?

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char *a = "hello,world";
char a[] = "hello,world";

sizeof计算a和b的大小一样吗?

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