binutils工具集——objdump的用法

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一、工具简介

objdump主要用来显示目标文件的内容。

这里的显示,是指将二进制的文件内容反汇编形成汇编代码,因此“显示”约等同于“反汇编”。

使用objdump工具反汇编的原因:

(1)逆向破解。将可执行程序反汇编得到汇编代码,再根据汇编代码推理出整个程序的逻辑。这个不是一般人能做的,能看懂大量汇编语言写的程序都很困难了,更别说反推别人的代码逻辑。

(2)调试程序。反汇编调试可以帮助我们理解并检测生成的可执行程序是否正常,尤其是在理解链接脚本和链接地址等概念时。

(3)C语言的源代码编译链接生成的可执行文件再反汇编,可以帮助我们理解C语言和汇编语言的对应关系,有助于深入理解C语言。
 

二、选项含义

通过man手册,可知该工具的使用格式如下。

objdump [options] obj_file #[]表示可选,obj_file表示目标文件

objdump工具支持很多选项,这里仅列出一些常用的选项。 

选项 描述

-d

--disassemble

表示反汇编含有指令机器码的段(即需要执行指令的段)。

-D

--disassemble-all

表示反汇编所有的段。

-m machine

--architecture=machine

指定反汇编目标文件时使用的架构。当待反汇编文件本身没有描述架构信息时,这个选项很有用。可以用-i选项列出这里能够指定的架构。

-S

--source

尽可能地反汇编出源代码,尤其当编译的时候指定了-g这种调试参数时,效果比较明显。(即如果想要将反汇编代码与源代码交替显示,编译时需要使用-g参数,即需要调试信息)

-s filename 显示文件filename的头文件信息,及所对应的十六进制文件代码

-i

--info

显示对于 -b 或者 -m 选项可用的架构和目标格式列表。

-l filename(小写L) 在反汇编代码中插入文件名和行号。

-j section

--section=section

仅显示指定section的信息。

-a filename 显示文件filename的格式。
-f filename 显示文件filename的头信息。
-h filename 显示文件filename的各section的头信息(即段概述)
-x filename 显示文件filename的全部头文件信息。
-C filename 将C++符号名逆向解析。
-t filename 输出文件filename的符号列表(变量名与函数名就是符号)内容。

三、应用之解读反汇编文件 

比如在S5PV210开发板上点亮LED的工程,由一个Makefile文件、一个start.S文件组成。

1、Makefile文件

其中Makefile文件内容如下,其功能是把源文件.S和.c先编译成.o文件,再把.o文件链接成.elf格式的可执行文件。其中“arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis”表示将led.elf反汇编成ed_elf.dis。

led.bin: start.o 
	arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^ #链接:将.o文件链接成led.elf文件
	arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin #复制与转换:将.elf格式转换为.bin格式
	arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis #反汇编,将led.elf文件反汇编成led_elf.dis文件
	gcc mkv210_image.c -o mkx210
	./mkx210 led.bin 210.bin
	
%.o : %.S
	arm-linux-gcc -o $@ $< -c

%.o : %.c
	arm-linux-gcc -o $@ $< -c 

clean:
	rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f

2、源码start.S文件 

而start.S文件内容如下,由开始、点亮、延时和死循环组成。在这里并不关注具体实现的功能,重点是和反汇编生成的文件进行对照。

//.globl 表明后面的变量有全局属性,对应于C语言的全局变量
.globl _start

_start:
	 设置GPJ0CON的bit[0:15],配置GPJ0_0/1/2/3引脚为输出功能
	// 设置GPJ0CON的bit[12:23],配置GPJ0_3/4/5引脚为输出功能
	ldr r1, =0xE0200240 					
	ldr r0, =0x00111000
	str r0, [r1]

	mov r2, #0x1000

	//设置GPD0_1为输出模式
	ldr r1, =0xE02000A0 					
	ldr r0, =0x00000010
	str r0, [r1]	
	
led_blink:
	 设置GPJ2DAT的bit[0:3],使GPJ2_0/1/2/3引脚输出低电平,LED亮
	// 设置GPJ0DAT的bit[3:5],使GPJ0_3/4/5引脚输出低电平,LED亮
	ldr r1, =0xE0200244 					
	mov r0, #0
	str r0, [r1]
	
	ldr r1, =0xE02000A4					
	mov r0, #0
	str r0, [r1]

	// 延时
	bl delay							

	 设置GPJ2DAT的bit[0:3],使GPJ2_0/1/2/3引脚输出高电平,LED灭
	// 设置GPJ0DAT的bit[3:5],使GPJ0_3/4/5引脚输出高电平,LED灭
	ldr r1, =0xE0200244 					
	mov r0, #0x38
	str r0, [r1]
	
	ldr r1, =0xE02000A4					
	mov r0, #0x2
	str r0, [r1]

	// 延时
	bl delay	

	sub r2, r2, #1
	cmp r2,#0
	bne led_blink

halt:   
	b halt

delay:
	mov r0, #0x900000
delay_loop:
	cmp r0, #0
	sub r0, r0, #1
	bne delay_loop
	mov pc, lr

3、反汇编 led_elf.dis文件内容

执行make之后,得到的反汇编文件led_elf.dis的内容如下。

(1)第一行表明此汇编程序是由led.elf反汇编生成的,程序是32的小端模式。

(2)00000000 <_start>,其中<_start>是标号,对应着start.S文件中的_start标号,而00000000是标号<_start>的地址。其实标号就相当于C语言中的函数名,在C语言中也可以用函数名代表函数的首地址,在这里可以得到印证。反汇编文件中的标号就是由汇编文件得来的,这样可以方便我们找到反汇编文件和汇编文件对应的部分。

(3)反汇编文件分为三列,分别对应:指令地址、指令机器码、指令机器码反汇编到的指令。

led.elf:     file format elf32-littlearm  //第一行

Disassembly of section .text:
//第一列  第二列     第三列 
00000000 <_start>:
   0:	e59f1070 	ldr	r1, [pc, #112]	; 78 <delay_loop+0x10>
   4:	e59f0070 	ldr	r0, [pc, #112]	; 7c <delay_loop+0x14>
   8:	e5810000 	str	r0, [r1]
   c:	e3a02a01 	mov	r2, #4096	; 0x1000
  10:	e59f1068 	ldr	r1, [pc, #104]	; 80 <delay_loop+0x18>
  14:	e3a00010 	mov	r0, #16
  18:	e5810000 	str	r0, [r1]

0000001c <led_blink>:
  1c:	e59f1060 	ldr	r1, [pc, #96]	; 84 <delay_loop+0x1c>
  20:	e3a00000 	mov	r0, #0
  24:	e5810000 	str	r0, [r1]
  28:	e59f1058 	ldr	r1, [pc, #88]	; 88 <delay_loop+0x20>
  2c:	e3a00000 	mov	r0, #0
  30:	e5810000 	str	r0, [r1]
  34:	eb00000a 	bl	64 <delay>
  38:	e59f1044 	ldr	r1, [pc, #68]	; 84 <delay_loop+0x1c>
  3c:	e3a00038 	mov	r0, #56	; 0x38
  40:	e5810000 	str	r0, [r1]
  44:	e59f103c 	ldr	r1, [pc, #60]	; 88 <delay_loop+0x20>
  48:	e3a00002 	mov	r0, #2
  4c:	e5810000 	str	r0, [r1]
  50:	eb000003 	bl	64 <delay>
  54:	e2422001 	sub	r2, r2, #1
  58:	e3520000 	cmp	r2, #0
  5c:	1affffee 	bne	1c <led_blink>

00000060 <halt>:
  60:	eafffffe 	b	60 <halt>

00000064 <delay>:
  64:	e3a00609 	mov	r0, #9437184	; 0x900000

00000068 <delay_loop>:
  68:	e3500000 	cmp	r0, #0
  6c:	e2400001 	sub	r0, r0, #1
  70:	1afffffc 	bne	68 <delay_loop>
  74:	e1a0f00e 	mov	pc, lr
  78:	e0200240 	eor	r0, r0, r0, asr #4
  7c:	00111000 	andseq	r1, r1, r0
  80:	e02000a0 	eor	r0, r0, r0, lsr #1
  84:	e0200244 	eor	r0, r0, r4, asr #4
  88:	e02000a4 	eor	r0, r0, r4, lsr #1

Disassembly of section .ARM.attributes:

00000000 <.ARM.attributes>:
   0:	00001a41 	andeq	r1, r0, r1, asr #20
   4:	61656100 	cmnvs	r5, r0, lsl #2
   8:	01006962 	tsteq	r0, r2, ror #18
   c:	00000010 	andeq	r0, r0, r0, lsl r0
  10:	45543505 	ldrbmi	r3, [r4, #-1285]	; 0x505
  14:	08040600 	stmdaeq	r4, {r9, sl}
  18:	Address 0x00000018 is out of bounds.

4、反汇编 led_elf.dis文件解读

//汇编文件
_start:
	 设置GPJ0CON的bit[0:15],配置GPJ0_0/1/2/3引脚为输出功能
	// 设置GPJ0CON的bit[12:23],配置GPJ0_3/4/5引脚为输出功能
	ldr r1, =0xE0200240 					
	ldr r0, =0x00111000
	str r0, [r1]

	mov r2, #0x1000

//对应的反汇编文件部分
00000000 <_start>:
   0:	e59f1070 	ldr	r1, [pc, #112]	; 78 <delay_loop+0x10>
   4:	e59f0070 	ldr	r0, [pc, #112]	; 7c <delay_loop+0x14>
   8:	e5810000 	str	r0, [r1]
   c:	e3a02a01 	mov	r2, #4096	; 0x1000
   ......
  70:	1afffffc 	bne	68 <delay_loop>
  74:	e1a0f00e 	mov	pc, lr
  78:	e0200240 	eor	r0, r0, r0, asr #4
  7c:	00111000 	andseq	r1, r1, r0
  80:	e02000a0 	eor	r0, r0, r0, lsr #1
  84:	e0200244 	eor	r0, r0, r4, asr #4
  88:	e02000a4 	eor	r0, r0, r4, lsr #1

(1)ldr r1, [pc, #112]

此句对应于汇编文件的ldr r1, =0xE0200240,功能是将0xE0200240存到r1寄存器中。

[pc, #112]表示pc+70地址处的数据(#112是十进制,这里的70是十六进制),此时PC指向的是当前地址的下两级,就是pc = 0 + 8,于是pc + 70 = 78。78地址处存放的数据就是e0200240,刚好等于汇编语句要加载的数据0xE0200240。所以ldr r1, [pc, #112]和ldr r1, =0xE0200240实现的是同样的功能。

注意,PC指向当前地址的下两级是因为流水线的存在,不同型号的ARM芯片流水线的级数是不同的,但是在反汇编文件里为了统一,都是按照3级流水线处理。

(2)ldr r0, [pc, #112]

对应于汇编文件的ldr r0, =0x00111000,解读方式和上面一致。第一条语句是PC=0+8,现在这是第二条语句了,因此PC= 4 + 8。

(3)str r0, [r1]

与汇编语句是一致的。

(4)mov r2, #4096

对应于汇编的mov r2, #0x1000,两者是相同的,十进制的4096等于十六进制的0x1000。

为什么向寄存器加载数据,有的是直接加载(mov r2, #4096),有的要用相对寻址的方式加载(ldr r1, [pc, #112])?这里涉及到合法立即数和非法立即数,简单来说就是数据太大,一条语句的数据部分表达不了,于是就将要加载的数据放在某个地址处,要用到的时候就去该地址处取,此时的ldr也是伪指令。

四、应用之查看符号列表

ELF格式文件由哪些段组成?_天糊土的博客-CSDN博客

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