C/C++程序链接与反汇编工具objdump的使用介绍

1. 前言

在C/C++程序的编译链中，链接是一个非常重要的步骤。链接器主要的任务是把所有的.obj和.lib文件合成一个可执行文件，并解决变量名和函数名的引用关系，生成可执行文件中符号表等信息。objdump是一个反汇编工具，可以将可执行文件中的二进制代码转换为汇编代码，方便开发人员进行调试和优化，同时也便于病毒分析、逆向工程等。

本文主要介绍C/C++程序链接和objdump工具的使用方法，并给出两个示例说明。

2. C/C++程序链接

2.1 静态链接和动态链接

在C/C++程序中，常用的链接方式有静态链接和动态链接。

静态链接是指把所有的库文件和.obj文件打包到一个可执行文件中，程序在运行时不需要加载其他的库文件。

动态链接是指在编译时只链接必要的函数，程序在运行时再去加载其他的库文件，这样可以减小可执行文件的大小。

2.2 链接时出现的错误

在链接时可能会出现符号找不到、符号重复定义等错误。常见的解决方法是：

1. 在编译时使用-g选项，生成调试信息，在链接时使用-Wl,-Map选项，生成可执行文件的链接器脚本和符号表，通过查看链接器脚本和符号表来解决问题。
2. 如果要使用一个第三方库，需要在编译时指定库文件的路径，并在链接时加上该库的名称。

2.3 示例说明

假设我们要编译一个简单的C++程序，包含两个源文件main.cpp和hello.cpp。其中main.cpp包含一个主函数，调用hello.cpp中的函数say_hello。我们可以按照以下步骤进行编译和链接：

1. 编写main.cpp和hello.cpp两个源文件。

//main.cpp
#include <iostream>
#include "hello.h"

using namespace std;

int main()
{
    say_hello();
    return 0;
}

//hello.h
#ifndef HELLO_H
#define HELLO_H

void say_hello();

#endif

//hello.cpp
#include <iostream>
#include "hello.h"

using namespace std;

void say_hello()
{
    cout << "Hello, World!" << endl;
}

1. 在编译时生成目标文件

g++ -c main.cpp -o main.o
g++ -c hello.cpp -o hello.o

1. 在链接时生成可执行文件

g++ main.o hello.o -o hello_world

1. 运行可执行文件

./hello_world

3. objdump工具的使用

3.1 常用参数

objdump的常用参数如下：

• -d：将ELF文件中所有可执行代码的汇编指令反汇编输出。
• -S：将ELF文件中所有可执行代码的汇编指令反汇编输出，并且在每条汇编指令前面加上其对应的源代码（如果ELF中保存了调试信息）。
• -M：设置反汇编的指令集。例如，-Mintel表示使用Intel格式的汇编代码，-Mgnu表示使用GNU格式的汇编代码。
• -C：显示自动类型转换后的C++符号。
• -t：输出符号表。
• -G：输出动态符号表（ELF格式文件才有效）。

3.2 示例说明

1. 使用objdump反汇编可执行文件

我们可以使用objdump来反汇编hello_world这个可执行文件，查看其汇编代码。

objdump -d -Mintel hello_world

输出信息如下（部分行省略）：

080486c0 <_ZNSt8ios_base4InitC1Ev@plt>:
 80486c0:   ff 25 28 a0 04 08       jmp    *0x804a028
 80486c6:   68 00 00 00 00          push   $0x0
 80486cb:   e9 e0 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

080486d0 <_ZNSt8ios_base4InitD1Ev@plt>:
 80486d0:   ff 25 2c a0 04 08       jmp    *0x804a02c
 80486d6:   68 01 00 00 00          push   $0x1
 80486db:   e9 d0 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

080486e0 <__gmon_start__@plt>:
 80486e0:   ff 25 30 a0 04 08       jmp    *0x804a030
 80486e6:   68 02 00 00 00          push   $0x2
 80486eb:   e9 c0 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

080486f0 <_exit@plt>:
 80486f0:   ff 25 34 a0 04 08       jmp    *0x804a034
 80486f6:   68 03 00 00 00          push   $0x3
 80486fb:   e9 b0 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

08048700 <__libc_start_main@plt>:
 8048700:   ff 25 38 a0 04 08       jmp    *0x804a038
 8048706:   68 04 00 00 00          push   $0x4
 804870b:   e9 a0 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

08048710 <__ctype_tolower_loc@plt>:
 8048710:   ff 25 3c a0 04 08       jmp    *0x804a03c
 8048716:   68 05 00 00 00          push   $0x5
 804871b:   e9 90 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

08048720 <__cxa_atexit@plt>:
 8048720:   ff 25 40 a0 04 08       jmp    *0x804a040
 8048726:   68 06 00 00 00          push   $0x6
 804872b:   e9 80 ff ff ff          jmp    80486b0 <_init+0x20>

08048730 <__libc_malloc@plt>:
 8048730:   ff 25 44 a0 04 08       jmp    *0x804a044
 8048736:   68 07 00 00 00          push   $0x7

1. 使用objdump反汇编静态库

我们可以使用objdump来反汇编编译生成的静态库libhello.a，并查看符号表。

objdump -t libhello.a

输出信息如下：

libhello.a(hello.o):
00000000 l    df *ABS*  00000000 hello.cpp
00000000 l    d  .text  00000000 .text
00000000 l    d  .data  00000000 .data
00000000 l    d  .bss   00000000 .bss
00000000 l     O .data  00000001 message
00000000 l     F .text  0000000b say_hello

4. 总结

本文介绍了C/C++程序链接和objdump工具的使用方法，并给出了两个示例说明。开发人员可以根据实际需要，灵活运用链接和反汇编工具，提高代码的性能和安全性。