Linux库文件与可执行文件辅助工具集

趁着五一假期，又重读了《高级C++编译技术》这本书，着重看了里面查看库文件和可执行文件详细信息的工具集，比如库文件有哪些符号、依赖哪些动态库、如何修改静态库等。说实话，已经不是第一次看这部分内容了，但每次看完总是似懂非懂，内容太多也总是记不住。这次看的过程中，也自己写些demo实操了一遍，同时把整个过程记录下来方便以后回顾。

一、快速查看

1、file

(1) 功能

1、 查看文件类型
2、 查看可执行文件位数。通过objdump -f /path/to/program看ELF文件头也可以。

(2) 示例

2、size

(1) 功能

1、 查看静态库包含哪些目标文件
2、 查看ELF节的字节长度信息

(2) 示例

二、详细信息分析

1、ldd

(1) 功能

1、 显示出二进制文件启动时需要静态加载的动态库的完整列表（包含链接器命令行指定的链接库和间接依赖的动态库）

链接器会将直接依赖项的列表（在构建过程中，链接器命令行指定的那些动态库）写进二进制文件的ELF格式字段中。在分析加载依赖项时，ldd首先会扫描二进制文件并找到这些链接库信息，并递归查找间接依赖项、去除重复项。

(2) 示例

(3) 优缺点

1、 无法识别运行时通过调用dlopen()函数动态加载的动态库；
2、 一些环境下某些版本的ldd可能会尝试执行程序来获取依赖信息，可能会导致安全问题。对于不受信任的可执行文件，可以采取下面的安全的方法（下面的方法只会查找直接依赖项，不会递归查找间接依赖项）：

1.  `objdump -p /path/to/program | grep NEEDED`
2.  `readelf -d /path/to/grogram | grep NEEDED`

2、nm

(1) 功能

1、 列出二进制文件的所有符号列表 nm <二进制文件路径>。如果二进制包含C++代码，默认打印经过名称修饰之后的符号名（通过-C选项打印没有经过修饰的符号名）；
2、 只列出动态节中的符号（只针对共享库使用，共享库的导出符号、对外可见的符号） nm -D <二进制文件路径>；
3、 列出没有经过名称修饰的符号名 nm -C <二进制文件路径>；
4、 列出二进制文件中未定义符号（这个二进制本身不包含的、但期望在运行从其他动态库中加载的） nm -u <二进制文件路径>；

(2) 示例

nm输出的常见符号类型：

以下是两个小代码：

• add.cpp

#include "add.h"

int g_var_in_add = 10;        // 全局初始化，位于data节

int add(int left, int right)
{
    return left + right;
}

• sub.cpp

#include "sub.h"

int g_var_in_sub = 20;        // 全局初始化，位于data节
int g_var2_in_sub;            // 全局未初始化，位于.bss节
const int g_var3_in_sub = 30; // 只读，位于rodata节

int sub(int left, int right)
{
    return left - right;
}

• 列出二进制文件的所有符号列表

• 只列出动态节中的符号（只针对共享库使用。共享库的导出符号、对外可见的符号）

• 列出没有经过名称修饰的符号名

3、objdump

(1) 功能

1、 解析ELF头部 objdump -f <二进制文件路径>；
2、 列出所有符号 objdump -t <二进制文件路径>，与nm <二进制文件路径>输出完全相同；
3、 只列出动态节符号 objdump -T <二进制文件路径>，与nm -D <二进制文件路径>输出完全相同；
4、 查看动态节（DT_RPATH和DT_RUNPATH的设置） objdump -p <二进制文件路径>；
5、 查看重定位节 objdump -R <二进制文件路径>；
6、 打印没有经过名称修饰的符号名 objdump -C <二进制文件路径>，与nm -C <二进制文件路径>输出完全相同
7、 查看节中的数据 objdump -x -j <.节名> <二进制文件路径>；
8、 反汇编二进制文件，并于源代码对照 objdump -d -M <intel|att> -S <二进制文件路径>。（源码对照选项-S，只有在构建时加了-g选项时才能使用，包括从源代码->.so->binary都需要加-g）；

(2) 示例

• 解析ELF头部 objdump -f <二进制文件路径>

• 查看节中的数据 objdump -x -j <.节名> <二进制文件路径>

• 反汇编二进制文件，并与源代码对照 objdump -d -M <intel|att> -S <二进制文件路径>。（源码对照选项-S，只有在构建时加了-g选项时才能使用，包括从源代码->.so->binary都需要加-g）

#include <iostream>
#include "add.h"
#include "sub.h"

int g_data_in_test = 1111;
int g_data_1_in_test;

int main()
{
    int add_val = add(1, 2);
    int sub_val = sub(10, 3);
    std::cout << "add_val:" << add_val << std::endl;
    std::cout << "sub_val:" << sub_val << std::endl;

    return 0;
}

4、readelf

(1) 功能

与objdump几乎相同。readelf提供的功能，objdump几乎都有。不同之处在于：

1、 readelf只支持ELF二进制格式（.o .a .so binary），objdump支持大约50中不同二进制格式；
2、 readelf不依赖二进制文件描述库，GNU的所有目标文件解析工具都依赖这个库，因此readelf可以独立提供ELF格式信息。

1、 解析ELF头 readelf -h <二进制文件路径>；
2、 列出所有节 readelf -S <二进制文件路径>；
3、 列出所有符号 readelf --symbols <二进制文件路径>，与nm <二进制文件路径>、objdump -t <二进制文件路径>输出完全相同；
4、 只列出动态符号 readelf --dyn-syms <二进制文件路径>，与nm -D <二进制文件路径>、objdump -T <二进制文件路径>输出完全相同；
5、 查看动态节（DT_RPATH和DT_RUNPATH的设置） readelf -d <二进制文件路径>，与objdump -p <二进制文件路径>功能相同；
6、 查看重定位节 readelf -r <二进制文件路径>，与objdump -R <二进制文件路径>功能相同；
7、 查看节中的数据 readelf -x <节名> <二进制文件路径>，与objdump -x -j <节名> <二进制文件路径>功能相同；
8、 确定二进制文件是否包含调试信息（构建时是否开启了-g选项） readelf --debug-dump<选项> <二进制文件路径>。–debug-dump支持的选项有：

--debug-dump[=rawline,=decodedline,=info,=abbrev,=pubnames,=aranges,=macro,=frames,
               =frames-interp,=str,=loc,=Ranges,=pubtypes,
               =gdb_index,=trace_info,=trace_abbrev,=trace_aranges,
               =addr,=cu_index,=links,=follow-links]

(2) 示例

• 解析ELF头 readelf -h <二进制文件路径>

• 确定二进制文件是否包含调试信息（构建时是否开启了-g选项） readelf --debug-dump<选项> <二进制文件路径>

三、部署阶段

1、chrpath

(1) 功能

1、 列出ELF二进制文件的rpath（DT_RPATH字段） chrpath -l <二进制文件位置>；
2、 修改ELF二进制文件的rpath chrpath -r <new_rpath> <二进制文件路径>；
3、 直接删除ELF二进制文件的rpath chrpath -d <二进制文件路径>；
4、 可以将DT_RPATH转换成DT_RUNPATH chrpath -c <二进制文件路径>；

注意：

1、 只能在原本存在的DT_RPATH字符串长度内修改rpath，新值超过原本字符串长度之后会报错；

(2) 示例

四、静态库工具

1、ar

(1) 功能

1、 可以将目标文件打包成静态库 ar crv 静态库名 <目标文件列表>；
2、 可以列出静态库包含的目标文件 ar -t 静态库名；
3、 可以移除静态库中某些目标文件 ar -d 静态库名 <待删除的目标文件名>；
4、 可以使用较新的版本替代这些目标文件 ar -r 静态库名 <待添加的目标文件名>；
5、 重拍静态库中目标文件顺序 ar -m -b <基准目标文件名 A> 静态库名 <要重排的目标文件名 B> 将会把B放到A的前面；

(2) 示例

• 将目标文件打包成静态库

• 列出静态库包含的目标文件

• 先移除静态库中某些目标文件，再添加某些目标文件，然后重排目标文件顺序

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