https://www.cnblogs.com/zqingnn/archive/2011/01/05/1926384.html

一個程式的完成過程一般是編碼、編譯、執行的過程，當然這是一個理想的過程，所有的開發幾乎都不可能是一帆風順的，總會有些意想不到的錯誤，這時便需要除錯，良好的偵錯程式應該每一個程式設計師的必備。

那麼偵錯程式使用的除錯資訊是從哪裡來的呢？答案簡單的很，是從編譯後的檔案中來的(注意這裡編譯的時候要使用特定的編譯選項，如VC使用debug模式，GCC使用”-g”)。在編譯的時候，編譯器會從原始檔中收集大量的資訊，例如變數名、變數型別、變數所在行號、函式名、函式引數、函式的地址範圍、行號和地址的對應關係等等，然後按照一種特定的格式寫入到編譯後的檔案中。除錯的時候，偵錯程式便從檔案中讀取並解析這些資訊，以產生人們可讀性比較強的資訊。簡單的說，除錯資訊就是在機器碼和對應的原始碼之間建立一座橋樑，大大方便和提高了除錯程式的能力。

除錯資訊一般都是按照什麼樣的格式存放的呢？主要有下面幾種：stabs，COFF，PE-COFF，OMF，IEEE-695和DWARF。其中DWARF在Linux中被普遍使用，我們主要分析它。

DWARF的全稱是"Debugging With Attributed Record Formats"，遵從GNU FDL授權。現在已經有dwarf1，dwarf2，dwarf3三個版本。

Dwarf最初被貝爾實驗室設計用來供Unix System V的sdb偵錯程式使用，並且在1989年被Unix國際化部門的PLSIG (Programming Languages Special Interest Group)標準化成為dwarf1.0。但是dwarf1有著很多明顯的缺點，於是PLSIG繼續開發，改正了缺點，並加入了對C++等語言的支援，並在1990年正式公佈了dwarf2的標準草案。但是稍後由於一些原因，PLSIG被解散，dwarf的開發陷入到多個並不合作的組織中間，造成dwarf2的一些實現細節要取決於特定的編譯器。這種情況一直持續到1999年，開發工作受到了來自實現對HP/Inter IA-64架構提供較好支援的推動，成立了dwarf委員會，dwarf的原作者擔任負責人，

開始了dwarf3的開發，並於2006年1月份推出dwarf3.0，同時為了解決分歧，dwarf委員會加入了自由標準組織，在自由標準組織與來自Linux基金會的OSDL(Open Source Development Labs)合併後，dwarf重返獨立狀態並建立了自己的網站：dwarfstd.org。

這三個版本中，dwarf2對dwarf1的改變很大，dwarf3大多是對dwarf2的擴充。

現在dwarf已經是一種獨立的標準，可以支援C、C++、JAVA、Fortran等語言。

在瞭解了dwarf的歷史之後，來看一下如何檢視dwarf所包含的除錯資訊內容，並在下一篇文章中介紹這些內容的具體意思。檢視內容的工具常用的有四種：

1. readelf

GNU提供的二進位制工具，功能很多，並不限於讀dwarf資訊

2. gdb

這個就不用多說了吧，^_^

3. drawfdump

是一個被打包在libdwarf內的程式

4. libdwarf

是一個封裝好的C庫API，用來讀取dwarf資訊

在這裡我們主要使用readelf工具。

先寫一個簡單的C程式，如下：

1:  

2: int add(int, int);

3:  

4: int main()

5: ...{

6: int i, j;

7:  

8: for(i = 0; i < 100; i += 5, j = i * 5)

9: add(i, j);

10:  

11: return 0;

12: }

13:  

14: int add(int a, int b)

15: ...{

16: return a + b;

17: }

然後使用gcc –g hello.c –o hello編譯。生成hello檔案。

Hello檔案是elf格式的，elf一般由多個節(section)組成，不熟悉的可以看前面兩篇關於elf檔案格式的文章。除錯資訊被包含在某幾個節中，如果是用dwarf2格式編譯的，這些節的名字一般是以.debug開頭，如.debug_info，.debug_line，.debug_frame等，如果是用dwarf1格式編譯的，這些節的名字一般是.debug，.line等。現在的編譯器預設大多數是dwarf2格式編譯，當然可以通過gcc的編譯選項改變。

現在來看hello檔案都包含了哪些除錯資訊。

首先來看都包含了哪些除錯節，使用readelf –S hello命令，產生如下輸出(已刪一些無關內容)：

[Nr] Name Type Addr Off Size 

[ 0] NULL 00000000 000000 000000 

[ 1] .text PROGBITS 00008000 008000 0006c4 

[ 2] .ARM.exidx ARM_EXIDX 000086c4 0086c4 000008 

[ 3] .data PROGBITS 000086d0 0086d0 000520 

[ 4] .bss NOBITS 00008bf0 008bf0 000020 

[ 5] .debug_aranges PROGBITS 00000000 008bf0 000020 

[ 6] .debug_pubnames PROGBITS 00000000 008c10 000023 

[ 7] .debug_info PROGBITS 00000000 008c33 0000cc 

[ 8] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 008cff 00006b 

[ 9] .debug_line PROGBITS 00000000 008d6a 00003e 

[10] .debug_frame PROGBITS 00000000 008da8 000188 

[11] .debug_loc PROGBITS 00000000 008f30 000054 

[12] .ARM.attributes ARM_ATTRIBUTES 00000000 008f84 000010 

[13] .comment PROGBITS 00000000 008f94 000032 

[14] .shstrtab STRTAB 00000000 008fc6 0000ad 

[15] .symtab SYMTAB 00000000 00931c 000780 

[16] .strtab STRTAB 00000000 009a9c 000416

可見一共包含了17個節，其中7個除錯資訊的節。

在來看一下各個除錯資訊節包含的內容，使用readelf –w* hello命令，*是除錯節名的第一個字母，如-wi就是檢視.debug_info節的內容，-wl就是檢視.debug_line節的內容。

對於一個除錯檔案，.debug_info和.debug_line節是必須有的，其他的不見得。同時也可以自己寫連結指令碼實現對所有節(不侷限於除錯節)的控制，如指定每個節的基址等。

.debug_info基本包含了一個原始檔內部的大部分資訊，如函式、引數、變數、型別等等，我們看一下它的輸出：

The section .debug_info contains:

Compilation Unit @ offset 0x0:

Length: 200

Version: 2

Abbrev Offset: 0

Pointer Size: 4

<0><b>: Abbrev Number: 1 (DW_TAG_compile_unit)

DW_AT_stmt_list : 0 

DW_AT_high_pc : 0x8248 

DW_AT_low_pc : 0x81ac 

DW_AT_producer : GNU C 4.1.1 

DW_AT_language : 1 (ANSI C)

DW_AT_name : hello.c 

DW_AT_comp_dir : C:\Program Files\CodeSourcery\Sourcery G++\bin 

<1><5c>: Abbrev Number: 2 (DW_TAG_subprogram)

DW_AT_sibling : <92> 

DW_AT_external : 1 

DW_AT_name : main 

DW_AT_decl_file : 1 

DW_AT_decl_line : 5 

DW_AT_type : <92> 

DW_AT_low_pc : 0x81ac 

DW_AT_high_pc : 0x8214 

DW_AT_frame_base : 0 (location list)

<2><79>: Abbrev Number: 3 (DW_TAG_variable)

DW_AT_name : i 

DW_AT_decl_file : 1 

DW_AT_decl_line : 6 

DW_AT_type : <92> 

DW_AT_location : 2 byte block: 91 68 (DW_OP_fbreg: -24)

<2><85>: Abbrev Number: 3 (DW_TAG_variable)

DW_AT_name : j 

DW_AT_decl_file : 1 

DW_AT_decl_line : 6 

DW_AT_type : <92> 

DW_AT_location : 2 byte block: 91 6c (DW_OP_fbreg: -20)

<1><92>: Abbrev Number: 4 (DW_TAG_base_type)

DW_AT_name : int 

DW_AT_byte_size : 4 

DW_AT_encoding : 5 (signed)

<1><99>: Abbrev Number: 5 (DW_TAG_subprogram)

DW_AT_external : 1 

DW_AT_name : add 

DW_AT_decl_file : 1 

DW_AT_decl_line : 15 

DW_AT_prototyped : 1 

DW_AT_type : <92> 

DW_AT_low_pc : 0x8214 

DW_AT_high_pc : 0x8248 

DW_AT_frame_base : 0x2a (location list)

<2><b2>: Abbrev Number: 6 (DW_TAG_formal_parameter)

DW_AT_name : a 

DW_AT_decl_file : 1 

DW_AT_decl_line : 14 

DW_AT_type : <92> 

DW_AT_location : 2 byte block: 91 6c (DW_OP_fbreg: -20)

<2><be>: Abbrev Number: 6 (DW_TAG_formal_parameter)

DW_AT_name : b 

DW_AT_decl_file : 1 

DW_AT_decl_line : 14 

DW_AT_type : <92> 

DW_AT_location : 2 byte block: 91 68 (DW_OP_fbreg: -24)

 

.debug_line包含了所有地址和原始檔行的對應資訊，內容如下：

 

Dump of debug contents of section .debug_line:

Length: 58

DWARF Version: 2

Prologue Length: 30

Minimum Instruction Length: 2

Initial value of 'is_stmt': 1

Line Base: -5

Line Range: 14

Opcode Base: 13

Opcodes:

Opcode 1 has 0 args

Opcode 2 has 1 args

Opcode 3 has 1 args

Opcode 4 has 1 args

Opcode 5 has 1 args

Opcode 6 has 0 args

Opcode 7 has 0 args

Opcode 8 has 0 args

Opcode 9 has 1 args

Opcode 10 has 0 args

Opcode 11 has 0 args

Opcode 12 has 1 args

The Directory Table is empty.

The File Name Table:

Entry Dir Time Size Name

1 0 0 0 hello.c

Line Number Statements:

Extended opcode 2: set Address to 0x81ac

Special opcode 9: advance Address by 0 to 0x81ac and Line by 4 to 5

Special opcode 120: advance Address by 16 to 0x81bc and Line by 3 to 8

Special opcode 90: advance Address by 12 to 0x81c8 and Line by 1 to 9

Special opcode 88: advance Address by 12 to 0x81d4 and Line by -1 to 8

Advance PC by constant 34 to 0x81f6

Special opcode 78: advance Address by 10 to 0x8200 and Line by 3 to 11

Special opcode 34: advance Address by 4 to 0x8204 and Line by 1 to 12

Special opcode 120: advance Address by 16 to 0x8214 and Line by 3 to 15

Special opcode 174: advance Address by 24 to 0x822c and Line by 1 to 16

Special opcode 90: advance Address by 12 to 0x8238 and Line by 1 to 17

Advance PC by 16 to 0x8248

Extended opcode 1: End of Sequence