哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++世界里的“显微镜”和“解剖刀”——objdump和readelf。这两个工具就像是侦探，能帮你深入了解你的程序，看看它到底长什么样，是怎么运作的。
一、 为啥要用objdump和readelf?
想象一下，你辛辛苦苦写了一个C++程序，编译链接后变成了一个可执行文件或者共享库（比如.so文件）。但是，这玩意儿对你来说就像一个黑盒子，你只知道输入和输出，中间发生了什么，一概不知。
这时候，objdump和readelf就派上用场了。它们可以帮你：
- 调试问题: 当程序崩溃或者行为异常时，你可以用它们来查看汇编代码，看看哪一步出了问题。
- 性能优化: 了解程序的执行流程，找到性能瓶颈。
- 安全分析: 分析程序是否存在漏洞，比如缓冲区溢出。
- 逆向工程: (当然，要合法合规哈!) 了解别人的程序是如何实现的。
- 理解编译器和链接器的工作原理: 通过观察编译后的代码和链接后的结构，你可以更深入地理解编译器和链接器是如何工作的。
简单来说，它们能让你从“知其然”到“知其所以然”。
二、 objdump：反汇编利器
objdump最常用的功能就是反汇编，它可以将机器码翻译成汇编代码，让你看到程序是如何一步一步执行的。
1. 基本用法：
objdump -d <可执行文件或共享库>-d选项告诉objdump进行反汇编。
例子：
假设我们有一个简单的C++程序hello.cpp：
#include <iostream>
int main() {
int x = 10;
int y = 20;
int sum = x + y;
std::cout << "Sum: " << sum << std::endl;
return 0;
}编译：
g++ hello.cpp -o hello反汇编：
objdump -d hello你会看到一大堆输出，其中一部分类似下面这样：
0000000000001149 <main>:
1149: 55 push %rbp
114a: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
114d: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
1151: c7 45 fc 0a 00 00 00 movl $0xa,-0x4(%rbp) # x = 10
1158: c7 45 f8 14 00 00 00 movl $0x14,-0x8(%rbp) # y = 20
115f: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax
1162: 03 45 f8 add -0x8(%rbp),%eax
1165: 89 45 f4 mov %eax,-0xc(%rbp) # sum = x + y
1168: be 00 00 00 00 mov $0x0,%esi
116d: bf 04 00 00 00 mov $0x4,%edi
1172: e8 00 00 00 00 call 1177 <_ZNSolsEi@plt>
...这段汇编代码就是main函数的实现。你可以看到，程序先将10赋值给x，将20赋值给y，然后将x和y相加，结果存到sum里。
2. 常用选项：
| 选项 | 作用 |
|---|---|
-d |
反汇编所有代码段 |
-M intel |
使用 Intel 汇编语法（默认是 AT&T 语法） |
-S |
将 C/C++ 源代码和汇编代码混合显示 |
-l |
显示行号信息 |
-j <section_name> |
反汇编指定 section 的代码 (例如 .text) |
例子（使用 Intel 语法）：
objdump -d -M intel hello同样是main函数，这次的汇编代码会变成这样：
0000000000001149 <main>:
1149: push rbp
114a: mov rbp,rsp
114d: sub rsp,0x10
1151: mov DWORD PTR [rbp-0x4],0xa ; x = 10
1158: mov DWORD PTR [rbp-0x8],0x14 ; y = 20
115f: mov eax,DWORD PTR [rbp-0x4]
1162: add eax,DWORD PTR [rbp-0x8]
1165: mov DWORD PTR [rbp-0xc],eax ; sum = x + y
1168: mov esi,0x0
116d: mov edi,0x4
1172: call 1177 <_ZNSolsEi@plt>
...Intel 语法更容易阅读，因为它将目标操作数放在源操作数的左边。
3. 深入一点：.plt 和 .got
在上面的反汇编代码中，你可能会看到类似call 1177 <_ZNSolsEi@plt>这样的调用。这里的_ZNSolsEi@plt是什么鬼？
.plt(Procedure Linkage Table): 过程链接表，用于延迟绑定外部函数。简单来说，就是程序在第一次调用外部函数时，才会去找到它的实际地址。.got(Global Offset Table): 全局偏移表，用于存储全局变量和外部函数的地址。
当程序调用一个外部函数时，它首先会跳转到.plt中对应的条目。.plt中的代码会负责在.got中查找该函数的地址。如果.got中还没有该函数的地址，则会通过动态链接器（ld-linux.so）去找到该函数的地址，并将其写入.got中。下次再调用该函数时，就可以直接从.got中读取地址，而不需要再次调用动态链接器。
这种机制被称为延迟绑定，它可以提高程序的启动速度，因为程序不需要在启动时就加载所有外部函数的地址。
三、 readelf：文件结构分析大师
readelf可以让你深入了解ELF文件的结构，包括文件头、段（section）头、符号表等等。
1. 基本用法：
readelf -h <可执行文件或共享库> # 显示文件头
readelf -S <可执行文件或共享库> # 显示段头表
readelf -s <可执行文件或共享库> # 显示符号表例子：
readelf -h hello你会看到ELF文件的头部信息，包括：
- Magic number: 标识该文件是ELF文件。
- Class: 指定文件是32位还是64位。
- Data: 指定字节序（大端还是小端）。
- Entry point address: 程序的入口地址。
readelf -S hello你会看到段头表，其中包含各个段的信息，例如：
- .text: 代码段，包含可执行指令。
- .data: 已初始化的数据段，包含全局变量和静态变量。
- .bss: 未初始化的数据段，包含未初始化的全局变量和静态变量。
- .rodata: 只读数据段，包含常量字符串。
- .symtab: 符号表，包含函数名、变量名等符号信息。
- .strtab: 字符串表，用于存储符号表中使用的字符串。
readelf -s hello你会看到符号表，其中包含程序中定义的函数和变量的信息，例如：
- Name: 符号的名称。
- Value: 符号的地址。
- Size: 符号的大小。
- Type: 符号的类型（例如，函数、对象）。
- Bind: 符号的绑定类型（例如，全局、局部）。
- Ndx: 符号所在的段的索引。
2. 常用选项：
| 选项 | 作用 |
|---|---|
-h |
显示 ELF 文件头 |
-S |
显示段头表 |
-l |
显示程序头表 (用于描述如何将文件加载到内存中) |
-s |
显示符号表 |
-d |
显示动态段 |
-r |
显示重定位段 |
-a |
显示所有信息 |
3. 深入一点：动态链接和重定位
- 动态链接: 动态链接是指程序在运行时才将外部函数链接到程序中。这可以减少程序的大小，并允许多个程序共享同一个共享库。
- 重定位: 重定位是指在程序加载到内存中时，需要修改某些指令的地址，以便它们指向正确的内存位置。
readelf的-d和-r选项可以帮助你了解动态链接和重定位的细节。
四、 实际应用场景
1. 调试崩溃的程序
假设你的程序崩溃了，并且你得到了一个core dump文件。你可以使用gdb加载core dump文件，并使用objdump来查看崩溃位置的汇编代码。
gdb <程序名> <core dump文件>
(gdb) list # 查看源代码
(gdb) disas # 查看汇编代码通过分析汇编代码，你可以找到崩溃的原因。
2. 优化性能
你可以使用perf等性能分析工具来找到程序的性能瓶颈。然后，你可以使用objdump来查看性能瓶颈处的汇编代码，看看是否有优化的空间。
3. 分析共享库的依赖关系
你可以使用ldd命令或者readelf -d命令来查看共享库的依赖关系。
ldd <共享库名>
readelf -d <共享库名>这可以帮助你了解程序需要哪些共享库才能运行。
五、 总结
objdump和readelf是C++程序员的必备工具。它们可以帮助你深入了解你的程序，从而更好地调试问题、优化性能、分析安全漏洞。虽然刚开始使用时可能会觉得有点复杂，但是只要你多加练习，就会发现它们非常强大。
记住，这两个工具只是冰山一角，还有很多其他的工具和技术可以帮助你更好地理解C++程序。继续学习，不断探索，你一定会成为一名优秀的C++程序员！
希望这篇“讲座”对你有所帮助! 现在，拿起你的武器(objdump和readelf)，去探索你的程序吧！ 祝你编程愉快！