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嵌入式的常用工具鏈

作者:龔平   來源:本站原創   點擊數:…  更新時間：2014年03月14日   【字體：大 中 小】
嵌入式開發中的常用工具gcc已經做了一定的總結，但是并不是只有gcc一個有用的工具，其中比較重要的工具有：
1、addr2line用于地址翻譯，可以采用該工具判斷某一個地址所在的函數，這樣便于在出現錯誤時進行核對，檢查函數的基本功能是否正確的實現。但是該工具只對存在調試信息的目標文件有效。通過該命令可以將某一地址確定到具體的函數。
通常被使用的形式為： addr2line 0x080c1000 -f -e objtarget
其中的選項分別表示：-f表示顯示函數 -e表示后面對應的可執行文件 
 
該工具在c++中用于確定重載函數的函數原型有一定的效果，眾所周知在C++中函數的重載在編譯器下的差別主要是通過一定的前綴實現的，采用addr2line可以將前綴去掉得到定義中的函數原型。
基本的實現方法：addr2line address --demangle=gnu-v3 -f -e objtarget,其中選項--demangle=gnu-v3是還原的主要原因。
 
2、ar歸檔器，用于靜態庫的生成。
ar csr libname.a objname.o
 
3、nm 符號顯示器，用來列出程序中的符號，這個符號顯示器的好處可以分析數據的存儲區域。由于nm工具列出了程序中符號的類型，可以根據符號類型，了解符號是在數據段，未初始化數據段還是在代碼段，同樣可以分析靜態數據的所在的具體位置，這樣也就知道了為什么在函數調用結束以后數據還能被保存，而不是被釋放。

    /*nmtest.c*/
      1 #include<stdio.h>
      2
      3 int global1;
      4 int global2 = 3;
      5
      6 static int static_global1 = 1;
      7
      8 static int static_global2 = 3;
      9
     10 void foo ()
     11 {
     12 static int internal1;
     13 static int internal2;
     14
     15 time (0);
     16 }
     17
     18 static void bar ()
     19 {
     20
     21 }
     22
     23 int main ()
     24 {
     25 int local1;
     26 int local2 = 3;
     27
     28 foo ();
     29
     30 return 0;
     31 }
    ~
上面的代碼存在各種數據，全局變量，全局靜態變量，局部變量，靜態局部變量等，我們可以采用nm找到各個符號的存儲位置。

下面是采用nm的實現效果：nm -n objtarget

[gong@Gong-Computer bintools]$ gcc -g nmtest.c -o nmtest
[gong@Gong-Computer bintools]$ nm -n nmtest
         w _Jv_RegisterClasses
         w __gmon_start__
         U __libc_start_main@@GLIBC_2.0
         U time@@GLIBC_2.0
08048290 T _init
08048300 T _start
08048330 t __do_global_dtors_aux
08048390 t frame_dummy
080483b4 T foo
080483c8 t bar
080483cd T main
080483f0 T __libc_csu_init
08048450 T __libc_csu_fini
08048455 T __i686.get_pc_thunk.bx
08048460 t __do_global_ctors_aux
0804848c T _fini
080484a8 R _fp_hw
080484ac R _IO_stdin_used
080484b0 R __dso_handle
08048550 r __FRAME_END__
08049554 d __CTOR_LIST__
08049554 d __init_array_end
08049554 d __init_array_start
08049558 d __CTOR_END__
0804955c d __DTOR_LIST__
08049560 D __DTOR_END__
08049564 d __JCR_END__
08049564 d __JCR_LIST__
08049568 d _DYNAMIC
08049634 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
0804964c D __data_start
0804964c W data_start
08049650 D global2
08049654 d static_global1
08049658 d static_global2
0804965c A __bss_start
0804965c A _edata
0804965c b completed.5530
08049660 b dtor_idx.5532
08049664 b internal2.1676
08049668 b internal1.1675
0804966c B global1
08049670 A _end
上面的紅色部分就是我們的幾個變量，其中我們可以發現主要存在三列數據，分別是地址，以及所在段（.text,.data,.bss等），最后是符號名，函數名，全局變量，靜態數據都是符號。

其中第二列的字母分別表示對應的段：

A 表示不會改變的，即使在鏈接過程中

B 表示.bss段

C 表示沒有被初始化的公共符號

D 表示.data段

N 表示符號用于調試

P 表示符號位域一個棧中

R 表示在只讀數據段中

T和t 表示在代碼段中，對于函數名作為符號，若是"T"表示為非靜態函數，而"t"表示為靜態函數

U 表示沒有定義

根據上面的說明分析上面的結果可以知道對于靜態變量不是存儲在.data段中就是存儲在.bss段中，具體的根據是否初始化判斷。全局變量的分配也與是否初始化有關，不是存在于.data中就是在.bss中，而局部變量不能通過nm看到。

4、objdump工具，該工具主要用于查看數據，可以查看目標文件的段（sections），可以查看目標文件的信息。通常使用的幾個組合為：

   4.1查看目標文件的段信息： objdump -h objtarget

   4.2 查看目標文件的匯編代碼： objdump -d objtarget

       源碼和匯編代碼對照顯示： objdump -S -d objtarget

   4.3 查看具體段的信息： objdump -s -j .data（某一個段） objtarget 其中的-s表示顯示具體的內容，而-j 表示選擇某一個段。

   4.4 查看程序的入口地址： objdump -f objtarget

5、段剪輯工具，可以操作具體的某一個段，可以刪除和剪輯以及濾除調試信息等

   5.1剪輯具體的某一段到一個新的目標文件： objcopy -j .data(某一個段) objtarget newtarget

   5.2 刪除具體的某一個段：objcopy -R .data(某一個段) objtarget newtarget

   5.3 濾除調試信息 objcopy --strip-debug objtarget

通常是objdump 和objcopy 結合使用，這樣就能得到具體的信息。采用上面的nmtest.c進行演示。

[gong@Gong-Computer bintools]$ objcopy -j .data nmtest newtarget
BFD: nmtest: warning: Empty loadable segment detected, is this intentional ?

[gong@Gong-Computer bintools]$ ls -a
.  ..  arm_nmtest  arm_nmtest.txt  arm_test  arm_test_cpp  cppmain  main.c  newtarget  nmtest  nmtest.c  onlytext  string  string.c  target  test
[gong@Gong-Computer bintools]$ objdump -h newtarget

newtarget:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .data         00000010  0804964c  0804964c  0000064c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
[gong@Gong-Computer bintools]$ objcopy -j .data -j .text -j .bss nmtest newtarget
[gong@Gong-Computer bintools]$ objdump -h newtarget

newtarget:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .text         0000018c  08048300  08048300  00000300  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
  1 .data         00000010  0804964c  0804964c  0000064c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  2 .bss          00000014  0804965c  0804965c  0000065c  2**2
                  ALLOC
[gong@Gong-Computer bintools]$ objcopy -R .text newtarget
BFD: newtarget: warning: Empty loadable segment detected, is this intentional ?

[gong@Gong-Computer bintools]$ objdump -h newtarget

newtarget:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .data         00000010  0804964c  0804964c  0000064c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
  1 .bss          00000014  0804965c  0804965c  0000065c  2**2
                  ALLOC
查看程序與對應的匯編代碼：

                  ALLOC
[gong@Gong-Computer bintools]$ objdump -S -d nmtest

nmtest:     file format elf32-i386
Disassembly of section .init:

...

void foo ()
{
 80483b4: 55                    push   %ebp
 80483b5: 89 e5                 mov    %esp,%ebp
 80483b7: 83 ec 18              sub    $0x18,%esp
 static int internal1;
 static int internal2;

 time (0);
 80483ba: c7 04 24 00 00 00 00  movl   $0x0,(%esp)
 80483c1: e8 2a ff ff ff        call   80482f0 <time@plt>
}
 80483c6: c9                    leave 
 80483c7: c3                    ret   

080483c8 <bar>:

static void bar ()
{
 80483c8: 55                    push   %ebp
 80483c9: 89 e5                 mov    %esp,%ebp
 
}
 80483cb: 5d                    pop    %ebp
 80483cc: c3                    ret   

080483cd <main>:

int main ()
{
 80483cd: 55                    push   %ebp
 80483ce: 89 e5                 mov    %esp,%ebp
 80483d0: 83 e4 f0              and    $0xfffffff0,%esp
 80483d3: 83 ec 10              sub    $0x10,%esp
 int local1;
 int local2 = 3;
 80483d6: c7 44 24 0c 03 00 00  movl   $0x3,0xc(%esp)
 80483dd: 00

 foo ();
 80483de: e8 d1 ff ff ff        call   80483b4 <foo>

 return 0;
 80483e3: b8 00 00 00 00        mov    $0x0,%eax
}
...

上面的就是通過objdump的反匯編代碼。

濾除的效果如下：

[gong@Gong-Computer bintools]$ objdump -h nmtest

nmtest:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .interp       00000013  08048134  08048134  00000134  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  1 .note.ABI-tag 00000020  08048148  08048148  00000148  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  2 .note.gnu.build-id 00000024  08048168  08048168  00000168  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  3 .gnu.hash     00000020  0804818c  0804818c  0000018c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  4 .dynsym       00000050  080481ac  080481ac  000001ac  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  5 .dynstr       0000004a  080481fc  080481fc  000001fc  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  6 .gnu.version  0000000a  08048246  08048246  00000246  2**1
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  7 .gnu.version_r 00000020  08048250  08048250  00000250  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  8 .rel.dyn      00000008  08048270  08048270  00000270  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  9 .rel.plt      00000018  08048278  08048278  00000278  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 10 .init         00000030  08048290  08048290  00000290  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 11 .plt          00000040  080482c0  080482c0  000002c0  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 12 .text         0000018c  08048300  08048300  00000300  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 13 .fini         0000001c  0804848c  0804848c  0000048c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 14 .rodata       0000000c  080484a8  080484a8  000004a8  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 15 .eh_frame_hdr 00000024  080484b4  080484b4  000004b4  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 16 .eh_frame     0000007c  080484d8  080484d8  000004d8  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 17 .ctors        00000008  08049554  08049554  00000554  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 18 .dtors        00000008  0804955c  0804955c  0000055c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 19 .jcr          00000004  08049564  08049564  00000564  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 20 .dynamic      000000c8  08049568  08049568  00000568  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 21 .got          00000004  08049630  08049630  00000630  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 22 .got.plt      00000018  08049634  08049634  00000634  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 23 .data         00000010  0804964c  0804964c  0000064c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 24 .bss          00000014  0804965c  0804965c  0000065c  2**2
                  ALLOC
 25 .comment      0000002c  00000000  00000000  0000065c  2**0
                  CONTENTS, READONLY
 26 .debug_aranges 00000020  00000000  00000000  00000688  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 27 .debug_pubnames 0000003b  00000000  00000000  000006a8  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 28 .debug_info   00000146  00000000  00000000  000006e3  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 29 .debug_abbrev 000000aa  00000000  00000000  00000829  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 30 .debug_line   00000041  00000000  00000000  000008d3  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 31 .debug_frame  00000074  00000000  00000000  00000914  2**2
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 32 .debug_str    000000eb  00000000  00000000  00000988  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
 33 .debug_pubtypes 00000012  00000000  00000000  00000a73  2**0
                  CONTENTS, READONLY, DEBUGGING
一共33個段

[gong@Gong-Computer bintools]$ objcopy --strip-debug nmtest
[gong@Gong-Computer bintools]$ objdump -h nmtest

nmtest:     file format elf32-i386

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
  0 .interp       00000013  08048134  08048134  00000134  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  1 .note.ABI-tag 00000020  08048148  08048148  00000148  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  2 .note.gnu.build-id 00000024  08048168  08048168  00000168  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  3 .gnu.hash     00000020  0804818c  0804818c  0000018c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  4 .dynsym       00000050  080481ac  080481ac  000001ac  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  5 .dynstr       0000004a  080481fc  080481fc  000001fc  2**0
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  6 .gnu.version  0000000a  08048246  08048246  00000246  2**1
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  7 .gnu.version_r 00000020  08048250  08048250  00000250  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  8 .rel.dyn      00000008  08048270  08048270  00000270  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
  9 .rel.plt      00000018  08048278  08048278  00000278  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 10 .init         00000030  08048290  08048290  00000290  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 11 .plt          00000040  080482c0  080482c0  000002c0  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 12 .text         0000018c  08048300  08048300  00000300  2**4
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 13 .fini         0000001c  0804848c  0804848c  0000048c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
 14 .rodata       0000000c  080484a8  080484a8  000004a8  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 15 .eh_frame_hdr 00000024  080484b4  080484b4  000004b4  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 16 .eh_frame     0000007c  080484d8  080484d8  000004d8  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
 17 .ctors        00000008  08049554  08049554  00000554  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 18 .dtors        00000008  0804955c  0804955c  0000055c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 19 .jcr          00000004  08049564  08049564  00000564  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 20 .dynamic      000000c8  08049568  08049568  00000568  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 21 .got          00000004  08049630  08049630  00000630  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 22 .got.plt      00000018  08049634  08049634  00000634  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 23 .data         00000010  0804964c  0804964c  0000064c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA
 24 .bss          00000014  0804965c  0804965c  0000065c  2**2
                  ALLOC
 25 .comment      0000002c  00000000  00000000  0000065c  2**0
                  CONTENTS, READONLY
這次只有25個段。

通過上面的分析可以發現調試信息減少了，這就實現了具體的濾除操作。

上面的這些工具只有在經常的運用才能有很好的效果啊，特別是出現錯誤時用來分析。

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