27、Linux 工具 - nm 目标文件格式分析

2019-07-03

目录

nm 命令显示关于指定 File 中符号的信息,文件可以是对象文件、可执行文件或对象文件库。如果文件没有包含符号信息,nm 命令报告该情况,但不把它解释为出错条件。 nm 命令缺省情况下报告十进制符号表示法下的数字值。

$nm myProgrammer
08049f28 d _DYNAMIC
08049ff4 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
080484dc R _IO_stdin_used
         w _Jv_RegisterClasses
08049f18 d __CTOR_END__
08049f14 d __CTOR_LIST__
08049f20 D __DTOR_END__
08049f1c d __DTOR_LIST__
080485e0 r __FRAME_END__
08049f24 d __JCR_END__
08049f24 d __JCR_LIST__
0804a014 A __bss_start
0804a00c D __data_start
08048490 t __do_global_ctors_aux
08048360 t __do_global_dtors_aux
0804a010 D __dso_handle
         w __gmon_start__
08048482 T __i686.get_pc_thunk.bx
08049f14 d __init_array_end
08049f14 d __init_array_start
08048480 T __libc_csu_fini
08048410 T __libc_csu_init
         U __libc_start_main@@GLIBC_2.0
0804a014 A _edata
0804a01c A _end
080484bc T _fini
080484d8 R _fp_hw
080482b4 T _init
08048330 T _start
0804a014 b completed.6086
0804a00c W data_start
0804a018 b dtor_idx.6088
080483c0 t frame_dummy
080483e4 T main
         U printf@@GLIBC_2.0

这些包含可执行代码的段称为正文段。同样地,数据段包含了不可执行的信息或数据。另一种类型的段,称为 BSS 段,它包含以符号数据开头的块。对于 nm 命令列出的每个符号,它们的值使用十六进制来表示(缺省行为),并且在该符号前面加上了一个表示符号类型的编码字符。

可以将目标文件中所包含的不同的部分划分为段。段可以包含可执行代码、符号名称、初始数据值和许多其他类型的数据。有关这些类型的数据的详细信息,可以阅读 UNIX 中 nm 的 man 页面,其中按照该命令输出中的字符编码分别对每种类型进行了描述。

选项说明

  • -a或--debug-syms:显示所有的符号,包括debugger-only symbols。
  • -B:等同于--format=bsd,用来兼容MIPS的nm。
  • -C或--demangle:将低级符号名解析(demangle)成用户级名字。这样可以使得C++函数名具有可读性。
  • --no-demangle:默认的选项,不需要将低级符号名解析成用户级名。
  • -D或--dynamic:显示动态符号。该任选项仅对于动态目标(例如特定类型的共享库)有意义。
  • -f format:使用format格式输出。format可以选取bsd、sysv或posix,该选项在GNU的nm中有用。默认为bsd。
  • -g或--extern-only:仅显示外部符号。
  • -n、-v或--numeric-sort:按符号对应地址的顺序排序,而非按符号名的字符顺序。
  • -p或--no-sort:按目标文件中遇到的符号顺序显示,不排序。
  • -P或--portability:使用POSIX.2标准输出格式代替默认的输出格式。等同于使用任选项-f posix。
  • -s或--print-armap:当列出库中成员的符号时,包含索引。索引的内容包含:哪些模块包含哪些名字的映射。
  • -r或--reverse-sort:反转排序的顺序(例如,升序变为降序)。
  • --size-sort:按大小排列符号顺序。该大小是按照一个符号的值与它下一个符号的值进行计算的。
  • --target=bfdname:指定一个目标代码的格式,而非使用系统的默认格式。
  • -u或--undefined-only:仅显示没有定义的符号(那些外部符号)。
  • --defined-only:仅显示定义的符号。
  • -l或--line-numbers:对每个符号,使用调试信息来试图找到文件名和行号。
  • -V或--version:显示nm的版本号。
  • --help:显示nm的选项。

符号说明

对于每一个符号来说,其类型如果是小写的,则表明该符号是local的;大写则表明该符号是global(external)的。

  • A 该符号的值是绝对的,在以后的链接过程中,不允许进行改变。这样的符号值,常常出现在中断向量表中,例如用符号来表示各个中断向量函数在中断向量表中的位置。
  • B 该符号的值出现在非初始化数据段(bss)中。例如,在一个文件中定义全局static int test。则该符号test的类型为b,位于bss section中。其值表示该符号在bss段中的偏移。一般而言,bss段分配于RAM中。
  • C 该符号为common。common symbol是未初始话数据段。该符号没有包含于一个普通section中。只有在链接过程中才进行分配。符号的值表示该符号需要的字节数。例如在一个c文件中,定义int test,并且该符号在别的地方会被引用,则该符号类型即为C。否则其类型为B。
  • D 该符号位于初始化数据段中。一般来说,分配到data section中。 例如:定义全局int baud_table[5] = {9600, 19200, 38400, 57600, 115200},会分配到初始化数据段中。

  • G 该符号也位于初始化数据段中。主要用于small object提高访问small data object的一种方式。
  • I 该符号是对另一个符号的间接引用。
  • N 该符号是一个debugging符号。
  • R 该符号位于只读数据区。
    • 例如定义全局const int test[] = {123, 123};则test就是一个只读数据区的符号。
    • 值得注意的是,如果在一个函数中定义const char *test = "abc", const char test_int = 3。使用nm都不会得到符号信息,但是字符串"abc"分配于只读存储器中,test在rodata section中,大小为4。
  • S 符号位于非初始化数据区,用于small object。
  • T 该符号位于代码区text section。
  • U 该符号在当前文件中是未定义的,即该符号的定义在别的文件中。 例如,当前文件调用另一个文件中定义的函数,在这个被调用的函数在当前就是未定义的;但是在定义它的文件中类型是T。但是对于全局变量来说,在定义它的文件中,其符号类型为C,在使用它的文件中,其类型为U。
  • V 该符号是一个weak object。
  • W The symbol is a weak symbol that has not been specifically tagged as a weak object symbol.
  • ? 该符号类型没有定义

库或对象名 如果您指定了 -A 选项,则 nm 命令只报告与该文件有关的或者库或者对象名。

示例

  1. 寻找特殊标识

有时会碰到一个编译了但没有链接的代码,那是因为它缺失了标识符;这种情况,可以用nm和objdump、readelf命令来查看程序的符号表;所有这些命令做的工作基本一样;

比如连接器报错有未定义的标识符;大多数情况下,会发生在库的缺失或企图链接一个错误版本的库的时候;浏览目标代码来寻找一个特殊标识符的引用

nm -uCA *.o | grep foo

-u选项限制了每个目标文件中未定义标识符的输出。-A选项用于显示每个标识符的文件名信息;对于C++代码,常用的还有-C选项,它也为解码这些标识符;

objdump、readld命令可以完成同样的任务。等效命令为:
$objdump  -t
$readelf -s
  1. 列出 a.out 对象文件的静态和外部符
$nm -e a.out
  1. 以十六进制显示符号大小和值并且按值排序符号
$nm -xv a.out
  1. 显示 libc.a 中所有 64 位对象符号,忽略所有 32 位对象
$nm -X64 /usr/lib/libc.a