c - gcc 调试符号(-g 标志)与链接器的 -rdynamic 选项

标签 c linux gcc linker shared-libraries

glibc 提供 backtrace()和 backtrace_symbols()获取正在运行的程序的堆栈跟踪。但要使其工作，程序必须使用链接器的 -rdynamic 构建。旗帜。
-g有什么区别标志传递给 gcc vs 链接器的 -rdynamic旗帜 ？对于示例代码，我做了 readelf 来比较输出。 -rdynamic似乎在 Symbol table '.dynsym' 下产生更多信息但我不太确定附加信息是什么。

即使我strip使用 -rdynamic 构建的程序二进制文件, backtrace_symbols()继续工作。

当strip从二进制文件中删除所有符号为什么它会留下 -rdynamic 添加的任何内容旗帜 ？

编辑:根据 Mat 在下面的回复的后续问题..

对于您采用的相同示例代码，这是我看到的与 -g 的不同之处& -rdynamic
没有任何选择。。

    Symbol table '.dynsym' contains 4 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
         1: 0000000000000000   218 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
         2: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
         3: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__

    Symbol table '.symtab' contains 70 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
         1: 0000000000400200     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 
         2: 000000000040021c     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2

与 -g .symtab 中有更多部分，更多条目表但是.dynsym保持原样..
      [26] .debug_aranges    PROGBITS         0000000000000000  0000095c
           0000000000000030  0000000000000000           0     0     1
      [27] .debug_pubnames   PROGBITS         0000000000000000  0000098c
           0000000000000023  0000000000000000           0     0     1
      [28] .debug_info       PROGBITS         0000000000000000  000009af
           00000000000000a9  0000000000000000           0     0     1
      [29] .debug_abbrev     PROGBITS         0000000000000000  00000a58
           0000000000000047  0000000000000000           0     0     1
      [30] .debug_line       PROGBITS         0000000000000000  00000a9f
           0000000000000038  0000000000000000           0     0     1
      [31] .debug_frame      PROGBITS         0000000000000000  00000ad8
           0000000000000058  0000000000000000           0     0     8
      [32] .debug_loc        PROGBITS         0000000000000000  00000b30
           0000000000000098  0000000000000000           0     0     1

    Symbol table '.dynsym' contains 4 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
         1: 0000000000000000   218 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
         2: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
         3: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__

    Symbol table '.symtab' contains 77 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
         1: 0000000000400200     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1

与 -rdynamic没有额外的调试部分，.symtab 条目是 70(与 vanilla gcc 调用相同)，但更多 .dynsym条目..
    Symbol table '.dynsym' contains 19 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
         1: 0000000000000000   218 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
         2: 00000000005008e8     0 OBJECT  GLOBAL DEFAULT  ABS _DYNAMIC
         3: 0000000000400750    57 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 __libc_csu_fini   
         4: 00000000004005e0     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   10 _init
         5: 0000000000400620     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 _start
         6: 00000000004006f0    86 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 __libc_csu_init   
         7: 0000000000500ab8     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS __bss_start
         8: 00000000004006de    16 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 main
         9: 0000000000500aa0     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   23 data_start
        10: 00000000004007c8     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 _fini
        11: 00000000004006d8     6 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 foo
        12: 0000000000500ab8     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _edata
        13: 0000000000500a80     0 OBJECT  GLOBAL DEFAULT  ABS _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
        14: 0000000000500ac0     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _end
        15: 00000000004007d8     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   14 _IO_stdin_used
        16: 0000000000500aa0     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   23 __data_start
        17: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
        18: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__    

    Symbol table '.symtab' contains 70 entries:
       Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
         0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
         1: 0000000000400200     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 
         2: 000000000040021c     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    2

现在这些是我的问题..
  • 在 gdb 中，您可以执行 bt 来获取 bactrace。如果仅适用于 -g为什么我们需要 -rdynamic为 backtrace_symbols 工作？
  • 比较添加到 .symtab与 -g & 添加到 .dynsym与 -rdynamic它们并不完全相同.. 与另一个相比，其中一个是否提供了更好的调试信息？
    FWIW，产生的输出大小是这样的: with -g > with -rdynamic > 没有选项
  • .dynsym 的具体用法是什么？是这个二进制文件导出的所有符号吗？在这种情况下，为什么 foo 进入 .dynsym ，因为我们没有将代码编译为库。
  • 如果我使用所有静态库链接我的代码，那么 backtrace_symbols 不需要 -rdynamic 工作？

    • 最佳答案

    根据文档:

    This instructs the linker to add all symbols, not only used ones, to the dynamic symbol table.



    这些不是调试符号，它们是动态链接器符号。那些不会被 strip 删除因为它会(在大多数情况下)破坏可执行文件 - 运行时链接器使用它们来执行可执行文件的最后链接阶段。

    例子:
    $ cat t.c
void foo() {}
int main() { foo(); return 0; }

    无需 -rdynamic 即可编译和链接(显然没有优化)
    $ gcc -O0 -o t t.c
$ readelf -s t

Symbol table '.dynsym' contains 3 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
     1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
     2: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__

Symbol table '.symtab' contains 50 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
     1: 0000000000400270     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 
....
    27: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS t.c
    28: 0000000000600e14     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   18 __init_array_end
    29: 0000000000600e40     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 _DYNAMIC

    所以可执行文件有一个 .symtab一切。但请注意 .dynsym没有提到foo根本 - 它里面有最基本的必需品。这对 backtrace_symbols 来说是不够的信息上类。它依赖于该部分中存在的信息来将代码地址与函数名称进行匹配。

    现在用 -rdynamic 编译:
    $ gcc -O0 -o t t.c -rdynamic
$ readelf -s t

Symbol table '.dynsym' contains 17 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
     1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
     2: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__
     3: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
     4: 0000000000601018     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _edata
     5: 0000000000601008     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   24 __data_start
     6: 0000000000400734     6 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 foo
     7: 0000000000601028     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _end
     8: 0000000000601008     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   24 data_start
     9: 0000000000400838     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   15 _IO_stdin_used
    10: 0000000000400750   136 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_init
    11: 0000000000400650     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 _start
    12: 0000000000601018     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS __bss_start
    13: 000000000040073a    16 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 main
    14: 0000000000400618     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init
    15: 00000000004007e0     2 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_fini
    16: 0000000000400828     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _fini

Symbol table '.symtab' contains 50 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
     1: 0000000000400270     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    1 
....
    27: 0000000000000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS t.c
    28: 0000000000600e14     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT   18 __init_array_end
    29: 0000000000600e40     0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT   21 _DYNAMIC
    .symtab 中的符号也是如此，但现在 foo在动态符号部分有一个符号(现在那里也出现了一堆其他符号)。这使得 backtrace_symbols工作 - 它现在有足够的信息(在大多数情况下)用函数名称映射代码地址。

    剥离:
    $ strip --strip-all t
$ readelf -s t

Symbol table '.dynsym' contains 17 entries:
   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
     0: 0000000000000000     0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
     1: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)
     2: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND __gmon_start__
     3: 0000000000000000     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
     4: 0000000000601018     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _edata
     5: 0000000000601008     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT   24 __data_start
     6: 0000000000400734     6 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 foo
     7: 0000000000601028     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _end
     8: 0000000000601008     0 NOTYPE  WEAK   DEFAULT   24 data_start
     9: 0000000000400838     4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT   15 _IO_stdin_used
    10: 0000000000400750   136 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_init
    11: 0000000000400650     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 _start
    12: 0000000000601018     0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS __bss_start
    13: 000000000040073a    16 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 main
    14: 0000000000400618     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init
    15: 00000000004007e0     2 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_fini
    16: 0000000000400828     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _fini
$ ./t
$

    现在 .symtab消失了，但动态符号表仍然存在，并且可执行文件运行。所以backtrace_symbols仍然有效。

    剥离动态符号表:
    $ strip -R .dynsym t
$ ./t
./t: relocation error: ./t: symbol , version GLIBC_2.2.5 not defined in file libc.so.6 with link time reference

    ...你会得到一个损坏的可执行文件。

    有趣的读物 .symtab和 .dynsym用于这里:Inside ELF Symbol Tables .需要注意的事情之一是 .symtab运行时不需要，所以它被加载器丢弃。该部分不会保留在进程的内存中。 .dynsym另一方面，在运行时需要它，因此它保存在过程镜像中。所以它可用于 backtrace_symbols 之类的东西从自身内部收集有关当前进程的信息。

    简而言之:
  • 动态符号不会被 strip 剥离因为这会使可执行文件不可加载
  • backtrace_symbols需要动态符号来确定哪些代码属于哪个函数
  • backtrace_symbols不使用调试符号

    • 因此，您注意到的行为。

    对于您的具体问题:
  • gdb是一个调试器。它使用可执行文件和库中的调试信息来显示相关信息。它比 backtrace_symbols 复杂得多，并检查驱动器上的实际文件以及实时进程。 backtrace_symbols不是，它完全在进程中 - 因此它无法访问未加载到可执行镜像中的部分。调试部分未加载到运行时镜像中，因此无法使用它们。
  • .dynsym不是调试部分。它是动态链接器使用的部分。 .symbtab也不是调试部分，但可以由有权访问可执行(和库)文件的调试器使用。 -rdynamic不生成调试节，只生成扩展动态符号表。来自 -rdynamic 的可执行增长完全取决于该可执行文件中的符号数量(以及对齐/填充注意事项)。它应该远小于 -g .
  • 除了静态链接的二进制文件，可执行文件需要在加载时解析外部依赖项。喜欢链接printf以及一些来自 C 库的应用程序启动程序。这些外部符号必须在可执行文件的某处指明:这就是 .dynsym用于，这就是为什么 exe 有 .dynsym即使您没有指定 -rdynamic .当你指定它时，链接器会添加进程运行不需要的其他符号，但可以被诸如 backtrace_symbols 之类的东西使用。 .
  • backtrace_symbols如果您静态链接，则不会解析任何函数名称。即使您指定 -rdynamic , .dynsym部分不会被发送到可执行文件。没有符号表被加载到可执行镜像中，所以 backtrace_symbols无法将代码地址映射到符号。

    • 关于c - gcc 调试符号(-g 标志)与链接器的 -rdynamic 选项，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/8623884/

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