几个命令了解ELF文件的”秘密“

前言

在Linux中,可执行文件的格式是ELF格式,而有一些命令可以帮助我们了解它们更多的“秘密”,以此来帮助我们解决问题。

示例程序

我们的示例程序如下:

#include<stdio.h> 
int main(int argc,char *argv[]) 
{ 
    printf("hello shouwangxiansheng\n"); 
    return 0 ; 
} 

编译:

$ gcc -o hello hello.c 

得到hello可执行文件。

查看文件类型

file命令可以用来查看文件类型:

$ file hello 
hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/l, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=8f1de0f59bdfe9aaff85ade6898173aa436b296a, not stripped 

从结果中,我们可以知道,它是ELF可执行文件,且是64位程序,有动态链接,最后的not stripped也表明了它保留了符号表信息或者调试信息。

如果不是可执行文件,它的信息是怎样的呢?举个例子:

$ file hello.c 
hello.c: C source, UTF-8 Unicode text 

看到了吧。

查看ELF头

readelf用于查看ELF文件,而:

$ readelf -h hello 
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 
(略) 

可以看到它是EXEC,即可执行文件,且小端程序,运行于X86-64。在交叉编译的时候,这个文件头的信息也非常有用。例如你在x86的机器上交叉编译出powerpc的可执行文件,在powerpc上却不被识别,不能运行,不如用readelf看看它的Machine字段,是不是没有编译好。

查找ELF文件中的字符串

例如,你在文件中写入了版本号或者特殊字符串,可以通过strings命令搜索到:

$ strings hello|grep shouwang 
hello shouwangxiansheng 

查看ELF文件各段大小

$ size hello 
   text       data     bss     dec     hex filename 
   1210        552       8    1770     6ea hello 

这里可以看到代码段,数据段各自占多少,必要时候还可以根据需要优化代码,减少磁盘空间占用。

查看链接的动态库

运行时出现找不到动态库?不如看看它链接了哪些库吧:

$ ldd hello 
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd16386000) 
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f507e083000) 
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f507e44d000) 

可以看到它链接的动态库是/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6,而如果该文件不存在,则运行时将会出错。这里也可以参考《动态库的制作和使用》。

查看符号表

新加的函数或者全局变量不知道有没有编译进去?如何看看符号表里有没有吧(前提是符号表没有被去掉):

$ nm hello |grep main  #符号表中查找main函数 
                 U __libc_start_main@@GLIBC_2.2.5 
0000000000400526 T main 

如果没有找到或者前面是U,没有地址,表明在这个elf文件中没有定义这个函数。

链接出问题的时候很有用。

为ELF文件瘦身

前面通过file查看文件时,看到有not stripped的字样,由于它里面包含了一些符号表信息,因为文件会稍大,如果去掉,二进制文件将会变小,但是里面的符号表信息也就没有了,将会影响问题定位。

$ ls -lh hello  #瘦身前 
-rwxrwxr-x 1 root root 8.4K 
$ strip hello 
$ ls -lh hello #瘦身后 
-rwxrwxr-x 1 root root 6.2K 

可以看到,瘦身后二进制文件变得更小。当可执行文件越大时,瘦身效果就会更明显了。当然放心,这不会影响程序的正常运行,只是对调试和问题定位有影响。

这个时候再看符号表:

$ nm hello 
nm: hello: no symbols 

打印文件校验和

二进制文件传输过程中有没有被损坏或者是否是同一个版本,看看校验和以及程序块计数吧:

$ sum hello 
33513     7 

当然你也可以使用:

$ md5sum hello 
521efed706c3b485dd3b5e96e48b138a  hello 

来比对md5值。

总结

ELF文件中隐藏了丰富的信息,只要使用得当,将会帮助我们更好地进行开发或者问题的定位。

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