linux下强大的文件分析工具 -- nm

什么是nm

nm命令是linux下自带的特定文件分析工具，一般用来检查分析二进制文件、库文件（静态库和动态库）、可执行文件中的符号表，返回二进制文件中各段的信息。

 

nm是names的简称，通过该指令可以列举文件中的符号(一般是库文件)，因为很多时候我们并不首要关注库逻辑实现，只需要知道某些函数或变量的命名冲突等问题，这个时候就可以使用nm命令，当然，类似的命令还有其他的，这里我只讲nm。

 

目标文件、库文件、可执行文件

首先，提到这三种文件，我们不得不提的就是gcc的编译流程：预编译，编译，汇编，链接。

• 目标文件 :常说的目标文件是我们的程序文件(.c/.cpp,.h)经过预编译，编译，汇编过程生成的二进制文件,不经过链接过程，编译生成指令为：

gcc(g++) -c file.c(file.cpp)

将生成对应的file.o文件,file.o即为二进制文件

• 库文件： 分为静态库和动态库，这里不做过多介绍，库文件是由多个二进制文件打包而成，生成的.a文件，示例：

ar -rsc liba.a test1.o test2.o test3.o

将test1.o test2.o test3.o三个文件打包成liba.a库文件

• 可执行文件：可执行文件是由多个二进制文件或者库文件(由上所得，库文件其实是二进制文件的集合)经过链接过程生成的一个可执行文件，对应windows下的.exe文件，可执行文件中有且仅有一个main()函数(用户程序入口，一般由bootloader指定，当然也可以改)，一般情况下，二进制文件和库文件中是不包含main()函数的，但是在linux下用户有绝对的自由，做一个包含main函数的库文件也是可以使用的,但这不属于常规操作，不作讨论。

上述三种文件的格式都是二进制文件。

 

为什么要用到nm

在上述提到的三种文件中，用编辑器是无法查看其内容的(乱码)，所以当我们有这个需求(例如debug，查看内存分布的时候)去查看一个二进制文件里包含了哪些内容时，这时候就将用到一些特殊工具，linux下的nm命令就可以完全胜任(同时还有objdump和readelf工具，这里暂不作讨论)。

 

怎么使用nm

如果你对linux下的各种概念还算了解的话，就该知道一般linux下的命令都会自带一些命令参数来满足各种应用需求，了解这些参数的使用是使用命令的开始。

man

那么，如何去了解一个命令呢，最好的方法就是linux下的man命令，linux是一个宝库，而man指令就相当于这个宝库的说明书。

用法：

man nm

 

Usage: nm [option(s)] [file(s)]

 List symbols in [file(s)] (a.out by default).

 The options are:

  -a, --debug-syms       只显示调试信息

  -A, --print-file-name   在每行符号信息前，打印查询的文件名

  -C, --demangle[=STYLE] 将低级别的符号名称转换为用户级别的名称，意思是转换为用户较容易理解的形式

  -D, --dynamic          显示动态符号信息 动态库

  -f, --format=FORMAT    设置信息输出格式. 它可以是`bsd',`sysv' 或者 `posix'. 默认为 `bsd'

  -g, --extern-only      只显示外部符号；封装成动态库时，需要被外部调用的函数必须是外部符号，否则无法使用

  -l, --line-numbers     显示每个符号的文件名和行号

  -n, --numeric-sort     将符号按地址排序

  -r, --reverse-sort     反向排序

  -S, --print-size       显示定义符号的大小

  -u, --undefined-only   仅显示未定义符号

  -X 32_64               (ignored)

 

显示每个内核符合所在的文件和行号：

nm -l ./debug/usr/lib/modules/4.18.0-305.3.1.el8.x86_64/vmlinux

 

显示定义符号的大小

[root@localhost compressed]# nm vmlinux -S | more 0000000000798130 000000000000003b T add_identity_map 0000000000792843 t adjust_got 0000000000797b70 0000000000000023 t alloc_pgt_page 000000000079d75c 000000000000000c r apple 0000000000795fe0 000000000000002a T atou 000000000079d4c0 0000000000000008 r bases.11147 0000000000795f20 000000000000000c T bcmp 000000000079f680 b boot_heap 00000000007b6e50 0000000000000008 B boot_params 00000000007af680 b boot_stack 00000000007b3680 b boot_stack_end 000000000079f680 B _bss 000000000079d6a0 0000000000000080 r build_str 0000000000797300 0000000000000863 T choose_random_location 000000000079f4e0 0000000000000008 d __chunk_size 0000000000798570 000000000000018f T cleanup_trampoline 00000000007962f0 0000000000000117 T __cmdline_find_option 0000000000796500 000000000000002d T cmdline_find_option 0000000000796410 00000000000000cc T __cmdline_find_option_bool

 

 

A ：符号的值是绝对值，不会被更改 B或b ：未被初始化的全局数据，放在.bss段 D或d ：已经初始化的全局数据 G或g ：指被初始化的数据，特指small objects I ：另一个符号的间接参考 N ：debugging 符号 p ：位于堆栈展开部分 R或r ：属于只读存储区 S或s ：指为初始化的全局数据，特指small objects T或t ：代码段的数据，.test段 U ：符号未定义 W或w ：符号为弱符号，当系统有定义符号时，使用定义符号，当系统未定义符号且定义了弱符号时，使用弱符号。 ？ ：unknown符号

 

注意： nm 不能看到局部变量

 

3. 示例

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；

注解

objdump、readld命令可以完成同样的任务。等效命令为： objdump−tobjdump−treadelf -s

列出 a.out 对象文件的静态和外部符:

$nm -e a.out

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

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