RISC-V Binutils工具链03之readelf工具的使用
RISC-V Binutils工具链03之readelf工具的使用
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readelf 用于查看ELF（Executable and Linkable Format）格式的二进制文件。
1 readelf 工具常用选项
readelf 工具常用选项如下：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf --help
输出log见：riscv64-unknown-linux-gnu-readelf_help
| 选项 | 长选项 | 含义 |
|---|---|---|
| -a | --all | 输出常用信息，等价于-h -l -S -s -r -d -V -A -I |
| -h | --file--header | 输出ELF文件头 |
| -l | --program-headers | 输出程序头（段头） |
| --segments | 与-l以及--program-headers等价 | |
| -S | --section-headers | 输出节头 |
| --sections | 于-S以及--section-headers等价 | |
| -g | --section-groups | 输出节组信息 |
| -t | --section-details | 输出比-S更详细的节信息 |
| -e | --headers | 输出3种头信息，等价于-h -l -S |
| -s | --syms | 输出符号表信息 |
| --symbols | 与--syms等价 | |
| --dyn-syms | 输出动态符号表 | |
| --lto-syms | 输出LTO符号表 | |
| -n | --notes | 输出NOTE段和.note节的内容(如果存在) |
| -r | --relocs | 输出.rel节即重分配节的内容(如果存在)，以及可重定位类型 |
| -u | --unwind | 输出.unwind节的内容(如果存在) |
| -d | --dynamic | 输出.dyn节的内容 |
| -V | --version-info | 输出符号的版本信息 |
| -A | --arch-specific | 输出体系架构信息 |
| -D | --use-dynamic | 输出符号信息时，不用.sym节，而用.dyn节信息来表示 |
| -p | --string-dump=<number|name> | 将节的内容按照字符串展示 |
| -R | --relocated-dump=<number|name> | 用于输出指定段（section）经过重定位后的内容 |
| -x | --hex-dump=<number|name> | 把索引为N的节一16进制输出 |
| -w | -debug-dump | 输出.debug节的内容 |
| -I | --histogram | 表示符号表内容时，显示斗列表的长度的直方图 |
| -W | --wide | 输出时使用宽屏模式，尽量不换行 |
| -v | --version | 输出readelf工具的版本信息 |
| -H | --help | 输出readelf命令的帮助信息 |
2 readelf 常用选项举例
以下对一些命令进行举例：
2.1 查看ELF文件头
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -h helloworld.elf
其输出为：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -h helloworld.elf
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: RISC-V
Version: 0x1
Entry point address: 0x10468
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 8128 (bytes into file)
Flags: 0x5, RVC, double-float ABI
Size of this header: 64 (bytes)
Size of program headers: 56 (bytes)
Number of program headers: 10
Size of section headers: 64 (bytes)
Number of section headers: 35
Section header string table index: 34
可以看到如下信息：
| 属性 | 值 | 意义 |
|---|---|---|
| 架构 | RISC-V 64-bit | 目标平台为 64 位 RISC-V |
| 字节序 | Little Endian | 小端模式 |
| 文件类型 | 可执行文件（EXEC） | 可直接运行，无需链接 |
| 入口地址 | 0x10468 |
程序从这个地址开始执行 |
| 程序头数量 | 10 | 有 10 个段（Segment）需要加载到内存 |
| 节的数量 | 35 | 包含大量调试/链接信息 |
| 使用扩展 | RVC（压缩指令） | 代码更紧凑，节省空间 |
| 浮点 ABI | lp64d |
使用双精度浮点寄存器传递参数 |
常见ABI 不匹配问题：
编译链接时，常碰到如下链接错误：
can't link soft-float modules with double-float modules
这个链接错误 can't link soft-float modules with double-float modules 是 RISC-V 开发中非常典型的 ABI 不匹配 问题。
在项目中，部分目标文件（.o）或静态库（.a）在编译时使用的是软浮点（soft-float），而另一部分使用的是双精度硬浮点（double-float）时，链接器就会拒绝将它们合并。所以我们需要找出哪些目标文件是soft-float。
出现这种问题的可能原因：
- 编译链接时是否传入正确的march与mabi
- 项目是否没有clean干净，导致有残留的.o文件？ 可以在clean后，查看项目中是否有.o文件
排查方法，使用如下命令：
$ find . -name "*.o" | xargs riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -h 2>/dev/null | grep -E "File:|soft-float"
这个命令是一个组合管道命令，主要用于批量检查当前目录下所有 .o（目标文件）的 ELF 头部信息，并从中筛选出文件名以及是否包含“soft-float”（软浮点）的标识。
2.2 查看节(section)
使用如下命令查看节头（Section header table）：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -S helloworld.elf
注意：使用-SW宽屏显示更方便查看
其输出为：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -SW helloworld.elf
There are 35 section headers, starting at offset 0x1e58:
Section Headers:
[Nr] Name Type Address Off Size ES Flg Lk Inf Al
[ 0] NULL 0000000000000000 000000 000000 00 0 0 0
[ 1] .interp PROGBITS 0000000000010270 000270 000021 00 A 0 0 1
[ 2] .hash HASH 0000000000010298 000298 000024 04 A 4 0 8
[ 3] .gnu.hash GNU_HASH 00000000000102c0 0002c0 000030 00 A 4 0 8
[ 4] .dynsym DYNSYM 00000000000102f0 0002f0 000060 18 A 5 1 8
[ 5] .dynstr STRTAB 0000000000010350 000350 00004a 00 A 0 0 1
[ 6] .gnu.version VERSYM 000000000001039a 00039a 000008 02 A 4 0 2
[ 7] .gnu.version_r VERNEED 00000000000103a8 0003a8 000030 00 A 5 1 8
[ 8] .rela.plt RELA 00000000000103d8 0003d8 000030 18 AI 4 20 8
[ 9] .plt PROGBITS 0000000000010410 000410 000040 10 AX 0 0 16
[10] .text PROGBITS 0000000000010450 000450 0000ba 00 AX 0 0 4
[11] .rodata PROGBITS 0000000000010510 000510 000015 00 A 0 0 8
[12] .eh_frame_hdr PROGBITS 0000000000010528 000528 000024 00 A 0 0 4
[13] .eh_frame PROGBITS 0000000000010550 000550 000060 00 A 0 0 8
[14] .note.ABI-tag NOTE 00000000000105b0 0005b0 000020 00 A 0 0 4
[15] .preinit_array PREINIT_ARRAY 0000000000011df0 000df0 000008 08 WA 0 0 1
[16] .init_array INIT_ARRAY 0000000000011df8 000df8 000008 08 WA 0 0 8
[17] .fini_array FINI_ARRAY 0000000000011e00 000e00 000008 08 WA 0 0 8
[18] .dynamic DYNAMIC 0000000000011e08 000e08 0001e0 10 WA 5 0 8
[19] .got PROGBITS 0000000000011fe8 000fe8 000008 08 WA 0 0 8
[20] .got.plt PROGBITS 0000000000011ff0 000ff0 000020 08 WA 0 0 8
[21] .sdata PROGBITS 0000000000012010 001010 000008 00 WA 0 0 8
[22] .bss NOBITS 0000000000012018 001018 000008 00 WA 0 0 1
[23] .comment PROGBITS 0000000000000000 001018 00003d 01 MS 0 0 1
[24] .riscv.attributes RISCV_ATTRIBUTES 0000000000000000 001055 00005f 00 0 0 1
[25] .debug_aranges PROGBITS 0000000000000000 0010b4 000030 00 0 0 1
[26] .debug_info PROGBITS 0000000000000000 0010e4 0000b3 00 0 0 1
[27] .debug_abbrev PROGBITS 0000000000000000 001197 000068 00 0 0 1
[28] .debug_line PROGBITS 0000000000000000 0011ff 000088 00 0 0 1
[29] .debug_str PROGBITS 0000000000000000 001287 0000e2 01 MS 0 0 1
[30] .debug_line_str PROGBITS 0000000000000000 001369 000056 01 MS 0 0 1
[31] .debug_rnglists PROGBITS 0000000000000000 0013bf 000017 00 0 0 1
[32] .symtab SYMTAB 0000000000000000 0013d8 0006d8 18 33 56 8
[33] .strtab STRTAB 0000000000000000 001ab0 000247 00 0 0 1
[34] .shstrtab STRTAB 0000000000000000 001cf7 00015c 00 0 0 1
Key to Flags:
W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), I (info),
L (link order), O (extra OS processing required), G (group), T (TLS),
C (compressed), x (unknown), o (OS specific), E (exclude),
D (mbind), p (processor specific)
2.3 查看程序头(segment)
使用命令查看程序头信息（Program header table），也即查看段（segment）：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -l helloworld.elf
其输出为：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -lW helloworld.elf
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x10468
There are 10 program headers, starting at offset 64
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
PHDR 0x000040 0x0000000000010040 0x0000000000010040 0x000230 0x000230 R 0x8
INTERP 0x000270 0x0000000000010270 0x0000000000010270 0x000021 0x000021 R 0x1
[Requesting program interpreter: /lib/ld-linux-riscv64-lp64d.so.1]
RISCV_ATTRIBUT 0x001055 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x00005f 0x000000 R 0x1
LOAD 0x000000 0x0000000000010000 0x0000000000010000 0x0005d0 0x0005d0 R E 0x1000
LOAD 0x000df0 0x0000000000011df0 0x0000000000011df0 0x000228 0x000230 RW 0x1000
DYNAMIC 0x000e08 0x0000000000011e08 0x0000000000011e08 0x0001e0 0x0001e0 RW 0x8
NOTE 0x0005b0 0x00000000000105b0 0x00000000000105b0 0x000020 0x000020 R 0x4
GNU_EH_FRAME 0x000528 0x0000000000010528 0x0000000000010528 0x000024 0x000024 R 0x4
GNU_STACK 0x000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x000000 0x000000 RW 0x10
GNU_RELRO 0x000df0 0x0000000000011df0 0x0000000000011df0 0x000210 0x000210 R 0x1
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00
01 .interp
02 .riscv.attributes
03 .interp .hash .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.plt .plt .text .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame .note.ABI-tag
04 .preinit_array .init_array .fini_array .dynamic .got .got.plt .sdata .bss
05 .dynamic
06 .note.ABI-tag
07 .eh_frame_hdr
08
09 .preinit_array .init_array .fini_array .dynamic .got
这些信息可以用来查看加载地址LMA->对应着上述PhysAddr，虚拟地址VA->对应着上述VirtAddr
2.4 查看编译时用的march
RISC-V支持许多种扩展，有时候我们需要知道某个可执行文件编译时用了什么扩展，可以用如下命令：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -A helloworld.elf
Attribute Section: riscv
File Attributes
Tag_RISCV_stack_align: 16-bytes
Tag_RISCV_arch: "rv64i2p1_m2p0_a2p1_f2p2_d2p2_c2p0_v1p0_zicsr2p0_zifencei2p0_zmmul1p0_zaamo1p0_zalrsc1p0_zca1p0_zcd1p0_zve32f1p0_zve32x1p0_zve64d1p0_zve64f1p0_zve64x1p0_zvl128b1p0_zvl32b1p0_zvl64b1p0"
或者使用如下命令：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -p .riscv.attributes helloworld.elf
String dump of section '.riscv.attributes':
[ 0] A
[ 5] riscv
[ 13] rv64i2p1_m2p0_a2p1_f2p2_d2p2_c2p0_v1p0_zicsr2p0_zifencei2p0_zmmul1p0_zaamo1p0_zalrsc1p0_zca1p0_zcd1p0_zve32f1p0_zve32x1p0_zve64d1p0_zve64f1p0_zve64x1p0_zvl128b1p0_zvl32b1p0_zvl64b1p0
其中，Tag_RISCV_arch表示所依赖的RISC-V 指令集架构（ISA）及其各个扩展的版本号
含义如下：
| 字符串 | ISA | 版本 |
|---|---|---|
| rv64i2p0 | I 扩展（基础整数指令集） |
v2.0 |
| m2p0 | M 扩展（整数乘法和除法指令） |
v2.0 |
| f2p0 | F 扩展（单精度浮点指令） |
v2.0 |
| d2p0 | D 扩展（双精度浮点指令） |
v2.0 |
| c2p0 | C 扩展（16位压缩指令） |
v2.0 |
| zmmul1p0 | 仅包含整数乘法（不包含除法）的扩展 | v1.0 |
| zaamo1p0 | 原子内存操作（AMO）扩展 | v1.0 |
| zalrsc1p0 | Load-Reserved / Store-Conditional 指令扩展 | v1.0 |
| zca1p0 | 压缩指令的基础扩展 | v1.0 |
| zcd1p0 | 压缩的双精度浮点指令扩展 | v1.0 |
2.5 查看编译时用的参数
有时候我们需要知道某个可执行文件编译时用了什么参数，可以用如下命令（需要编译可执行文件时候打开-g）：
$ riscv64-unknown-linux-gnu-readelf -p .debug_str helloworld.elf
String dump of section '.debug_str':
[ 0] long unsigned int
[ 12] GNU C23 15.1.0 -mabi=lp64d -misa-spec=20191213 -mtls-dialect=trad -march=rv64imafdc_zicsr_zmmul_zaamo_zalrsc_zca_zcd -g -O2
[ 8e] short unsigned int
[ a1] short int
[ ab] __builtin_puts
[ ba] unsigned char
[ c8] long int
[ d1] main
可见编译参数为：-march=rv64imafdc_zmmul_zaamo_zalrsc_zca_zcd -g -O2
或者用strings命令(第12篇会专门讲)：
$ riscv64-unknown-elf-strings helloworld.elf | grep GNU
GCC: (GNU) 15.1.0
GNU C23 15.1.0 -mabi=lp64d -misa-spec=20191213 -mtls-dialect=trad -march=rv64imafdc_zicsr_zmmul_zaamo_zalrsc_zca_zcd -g -O2
__GNU_EH_FRAME_HDR
参考：
浙公网安备 33010602011771号