使用ARM-GCC编译的elf文件中提取详细的符号信息（结构成员）。

Question

使用ARM-GCC编译的elf文件中提取详细的符号信息（结构成员）。

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我正在使用ARM-GCC 4.7.4编译Cortex-M4的代码。对于我们的调试工具，我需要以人类可读格式（例如.txt）了解所有变量的名称、类型和地址。地图文件提供了大部分信息，但不包括以下结构内容：

typedef struct {    float32_t   Ref;        // Input:   Reference Value
            float32_t   Fdb;        // Variable:    Feedback Value
            float32_t   Err;        // Input:   Control Error
            float32_t   Kp;     // Parameter:   Gain of the Proportional Part
            float32_t   Up;         // Output:  Output of Proportional Part
            float32_t   Ki;     // Parameter:   Gain of the Integral Part
            float32_t   Ui;     // Output:  Output of the Integral Part
            float32_t   OutPreSat;  // Output:  Not saturated Output
            float32_t   OutMax;     // Parameter:   Maximum Output
            float32_t   OutMin;     // Parameter:   Minimum Output
            float32_t   Out;        // Output:  Saturated Output
        } PI_REG;

 PI_REG BU_Uctrl_Udc_PI_Reg = BU_UCTRL_UDC_PI_REG_INIT;

因此，我尝试使用nm、readelf和objdump等工具来获取以dwarf-2格式编译并带有-g3参数的.elf文件的信息。只有通过objdump，我才能找到我要查找的信息：

objdump –Wi myfile.elf >symbols.txt

typedef PI_REG的以下信息可以在symbols.txt文件中找到：

 <1><38883>: Abbrev Number: 2 (DW_TAG_base_type)
    <38884>   DW_AT_byte_size   : 4
    <38885>   DW_AT_encoding    : 4 (float)
    <38886>   DW_AT_name        : (indirect string, offset: 0x2c63e): float 
 <1><38891>: Abbrev Number: 11 (DW_TAG_typedef)
    <38892>   DW_AT_name        : (indirect string, offset: 0xb336d): float32_t
    <38896>   DW_AT_decl_file   : 4 
    <38897>   DW_AT_decl_line   : 370   
    <38899>   DW_AT_type        : <0x38883>
 <1><390d7>: Abbrev Number: 14 (DW_TAG_structure_type)
    <390d8>   DW_AT_byte_size   : 44    
    <390d9>   DW_AT_decl_file   : 6 
    <390da>   DW_AT_decl_line   : 26    
    <390db>   DW_AT_sibling     : <0x39176> 
 <2><390df>: Abbrev Number: 16 (DW_TAG_member)
    <390e0>   DW_AT_name        : Ref   
    <390e4>   DW_AT_decl_file   : 6 
    <390e5>   DW_AT_decl_line   : 26    
    <390e6>   DW_AT_type        : <0x38891> 
    <390ea>   DW_AT_data_member_location: 2 byte block: 23 0 (DW_OP_plus_uconst: 0) 
 <2><390ed>: Abbrev Number: 16 (DW_TAG_member)
    <390ee>   DW_AT_name        : Fdb   
    <390f2>   DW_AT_decl_file   : 6 
    <390f3>   DW_AT_decl_line   : 27    
    <390f4>   DW_AT_type        : <0x38891> 
    <390f8>   DW_AT_data_member_location: 2 byte block: 23 4 (DW_OP_plus_uconst: 4)

[省略具有偏移量6-32的结构成员]

 <2><39159>: Abbrev Number: 15 (DW_TAG_member)
    <3915a>   DW_AT_name        : (indirect string, offset: 0xc1d9a): OutMin    
    <3915e>   DW_AT_decl_file   : 6 
    <3915f>   DW_AT_decl_line   : 35    
    <39160>   DW_AT_type        : <0x38891>
    <39164>   DW_AT_data_member_location: 2 byte block: 23 24 (DW_OP_plus_uconst: 36) 
 <2><39167>: Abbrev Number: 16 (DW_TAG_member)
    <39168>   DW_AT_name        : Out   
    <3916c>   DW_AT_decl_file   : 6 
    <3916d>   DW_AT_decl_line   : 36    
    <3916e>   DW_AT_type        : <0x38891>
    <39172>   DW_AT_data_member_location: 2 byte block: 23 28 (DW_OP_plus_uconst: 40) 
 <1><39176>: Abbrev Number: 3 (DW_TAG_typedef)
    <39177>   DW_AT_name        : (indirect string, offset: 0xc00d0): PI_REG    
    <3917b>   DW_AT_decl_file   : 6 
    <3917c>   DW_AT_decl_line   : 37    
    <3917d>   DW_AT_type        : <0x390d7> 

 <1><3c348>: Abbrev Number: 29 (DW_TAG_variable)
    <3c349>   DW_AT_name        : (indirect string, offset: 0xc3ece): BU_Uctrl_Udc_PI_Reg
    <3c34d>   DW_AT_decl_file   : 1 
    <3c34e>   DW_AT_decl_line   : 40    
    <3c34f>   DW_AT_type        : <0x39176> 
    <3c353>   DW_AT_external    : 1 
    <3c354>   DW_AT_location    : 5 byte block: 3 fc 67 0 20 (DW_OP_addr: 200067fc)

如果我想获取有关变量的信息，例如结构BU_Uctrl_Udc_PI_Reg，我需要执行以下操作：

Find an entry called “DW_TAG_variable” and gather following information:
------------------------------------------------------------------------
 - DW_AT_name: The name is BU_Uctrl_Udc_PI_Reg
 - DW_OP_addr: Base address is 200067fc
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 39176 

Search line 39176 and gather following information:
-----------------------------------------------------
 - It is a typedef (DW_TAG_typedef)
 - DW_AT_name: The typedef name is PI_REG
 - DW_AT_type: The definition can be found at line 390d7

Search line 390d7 and gather following information:
---------------------------------------------------
 - It is a structure (DW_TAG_structure_type) 
 - DW_AT_byte_size: It is 44 bytes wide

Search the structure Members in upcoming lines until 44 bytes are reached:
--------------------------------------------------------

1. Member (DW_TAG_member):
 - DW_AT_name: Ref
 - DW_AT_data_member_location: 200067fc + 0
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38891:
 - DW_TAG_typedef: float32_t
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38883: 
 - DW_TAG_base_type: float
 - DW_AT_byte_size: 4 bytes

2. Member (DW_TAG_member):
 - DW_AT_name: Fdb
 - DW_AT_data_member_location: 200067fc + 4
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38891:
 - DW_TAG_typedef: float32_t
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38883:
 - DW_TAG_base_type: float
 - DW_AT_byte_size: 4 bytes

[left out Members 3-9]

10. Member (DW_TAG_member):
 - DW_AT_name: OutMin
 - DW_AT_data_member_location: 200067fc + 36
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38891:
 - DW_TAG_typedef: float32_t
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38883:
 - DW_TAG_base_type: float
 - DW_AT_byte_size: 4 bytes

 11. Member (DW_TAG_member):
 - DW_AT_name: Out
 - DW_AT_data_member_location: 200067fc + 40
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38891:
 - DW_TAG_typedef: float32_t
 - DW_AT_type: The data type can be found at line 38883:
 - DW_TAG_base_type: float
 - DW_AT_byte_size: 4 bytes

坦率地说，一个自动收集上述信息的脚本文件将比我的应用程序更加复杂。另外，我必须承认我不真正知道如何编写这样的脚本。是否有更简单的方法来获取此类型的信息？可能有一些objdump参数可以帮助我完成这项工作，尽管我认为我已经尝试了所有相关的参数？或者是否存在能够完成这项工作的工具？最终我需要像这样的表格（此外，拥有所有枚举类型也很好，当然也可以在.elf文件中找到）:

0x200067fc  float   BU_Uctrl_Udc_PI_Reg.Ref
0x20006800  float   BU_Uctrl_Udc_PI_Reg.Fdb
[…]
0x20006832  float   BU_Uctrl_Udc_PI_Reg.OutMin
0x20006836  float   BU_Uctrl_Udc_PI_Reg.Out

工具Fromelf （包含在Keil µVision中）使用参数--text可以准确地生成这样的表格，但不幸的是我不能使用它，因为它似乎需要使用Arm Compiler Toolchain编译的.elf或在本例中称为.axf文件才能正常工作。此外还存在许可问题。

感谢任何提示。

- innout

Linux内核源代码中包含一个脚本和示例。Kbuild的sed-y和cmd_offsets，示例输入为asm-offsets.c。将'C'编译为汇编程序（使用-S），然后使用sed命令处理以生成偏移列表。 - artless noise

@artless noise 感谢您的评论。我尝试了解Kbuild sed-y和cmd_offsets，但很遗憾，这对我来说都是希腊文。如果有一个简单的解决方案可以被浅薄的Windows用户像我一样使用和理解，我仍然会感激任何建议。同时，确定没有这样简单的解决方案也会在某种程度上有所帮助。 - innout

3个回答

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你应该能够要求GDB为你打印这些信息，例如：

gdb -q a.out
(gdb) ptype PI_REG

- Employed Russian

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感谢您的回答。ptype PI_REG 可以有效地提供我在问题开头所述的结构体。缺点是，我没有得到地址，并且我必须知道每个结构体或变量的名称。我需要的是一个包含所有全局符号的表格，就像我在问题结尾所述的那样，它是在构建后自动生成的（独立于各个名称的知识）。尽管您提供的 GDB 提示打开了许多新的可能性，也许我会在成千上万的 GDB 命令中找到一个。我非常感谢任何进一步的提示。 - innout

1

你可以使用Eclipse CDT的GDB MI接口来编程获取这些信息。

private def loadElfFile(String elfFilePath) {
    var plugin = new MIPlugin

    var file = new File(elfFilePath)

    var cmdFactory = new CommandFactory("mi2")
    session = plugin.createSession(
        MISession::PROGRAM,
        'gdb',
        cmdFactory,
        file,
        #[],
        true,
        new NullProgressMonitor
    )
}

在那里，您可以查询全局变量及其类型。地址存储在值的hexAddress属性中。

这种方法的问题在于它的缓慢性。具有50个成员的结构需要几乎10秒钟的处理时间。查询所有结构需要数分钟。对于IDE工具用例（如模型转换），这是不实际的。您必须深入到elf和dwarf中。

- Aykut Kllic

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可以查看英文原文，
原文链接

- IFQ · Accepted Answer

您是否需要使用Pahole？它可以输出带有大小和偏移量的变量结构。

pahole −−reorganize −C foo xxx.out

struct foo {
int a; / 0 4 /
char c[4]; / 4 4 /
void b; / 8 8 /
long g; / 16 8 /
}; / size: 24, cachelines: 1 /
/ last cacheline: 24 bytes /
/ saved 8 bytes! /