DWARF 调试数据格式简介,mysql数据格式

一个程序的完成过程一般是编码、编译、运行的过程，当然这是一个理想的过程，所有的开发几乎都不可能是一帆风顺的，总会有些意想不到的错误，这时便需要调试，良好的调试器应该每一个程序员的必备。 那么调试器使用的调试信息是从哪里来的呢？答案简单的很，是从编译后的文件中来的(注意这里编译的时候要使用特定的编译选项，如VC使用debug模式，GCC使用”-g”)。在编译的时候，编译器会从源文件中收集大量的信息，例如变量名、变量类型、变量所在行号、函数名、函数参数、函数的地址范围、行号和地址的对应关系等等，然后按照一种特定的格式写入到编译后的文件中。调试的时候，调试器便从文件中读取并解析这些信息，以产生人们可读性比较强的信息。简单的说，调试信息就是在机器码和对应的源代码之间建立一座桥梁，大大方便和提高了调试程序的能力。 调试信息一般都是按照什么样的格式存放的呢？主要有下面几种：stabs，COFF，PE-COFF，OMF，IEEE-695和DWARF。其中DWARF在Linux中被普遍使用，我们主要分析它。 DWARF的全称是"Debugging With Attributed Record Formats"，遵从GNU FDL授权。现在已经有dwarf1，dwarf2，dwarf3三个版本。 Dwarf最初被贝尔实验室设计用来供Unix System V的sdb调试器使用，并且在1989年被Unix国际化部门的PLSIG (Programming Languages Special Interest Group)标准化成为dwarf1.0。但是dwarf1有着很多明显的缺点，于是PLSIG继续开发，改正了缺点，并加入了对C++等语言的支持，并在1990年正式公布了dwarf2的标准草案。但是稍后由于一些原因，PLSIG被解散，dwarf的开发陷入到多个并不合作的组织中间，造成dwarf2的一些实现细节要取决于特定的编译器。这种情况一直持续到1999年，开发工作受到了来自实现对HP/Inter IA-64架构提供较好支持的推动，成立了dwarf委员会，dwarf的原作者担任负责人， 开始了dwarf3的开发，并于2006年1月份推出dwarf3.0，同时为了解决分歧，dwarf委员会加入了自由标准组织，在自由标准组织与来自Linux基金会的OSDL(Open Source Development Labs)合并后，dwarf重返独立状态并创建了自己的网站：dwarfstd.org。 这三个版本中，dwarf2对dwarf1的改变很大，dwarf3大多是对dwarf2的扩充。 现在dwarf已经是一种独立的标准，可以支持C、C++、JAVA、Fortran等语言。 在了解了dwarf的历史之后，来看一下如何查看dwarf所包含的调试信息内容，并在下一篇文章中介绍这些内容的具体意思。查看内容的工具常用的有四种： 1. readelf GNU提供的二进制工具，功能很多，并不限于读dwarf信息 2. gdb 这个就不用多说了吧，^_^ 3. drawfdump 是一个被打包在libdwarf内的程序 4. libdwarf 是一个封装好的C库API，用来读取dwarf信息 在这里我们主要使用readelf工具。 先写一个简单的C程序，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: } 然后使用gcc –g hello.c –o hello编译。生成hello文件。 Hello文件是elf格式的，elf一般由多个节(section)组成，不熟悉的可以看前面两篇关于elf文件格式的文章。调试信息被包含在某几个节中，如果是用dwarf2格式编译的，这些节的名字一般是以.debug开头，如.debug_info，.debug_line，.debug_frame等，如果是用dwarf1格式编译的，这些节的名字一般是.debug，.line等。现在的编译器默认大多数是dwarf2格式编译，当然可以通过gcc的编译选项改变。 现在来看hello文件都包含了哪些调试信息。 首先来看都包含了哪些调试节，使用readelf –S hello命令，产生如下输出(已删一些无关内容)： [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 可见一共包含了17个节，其中7个调试信息的节。 在来看一下各个调试信息节包含的内容，使用readelf –w* hello命令，*是调试节名的第一个字母，如-wi就是查看.debug_info节的内容，-wl就是查看.debug_line节的内容。 对于一个调试文件，.debug_info和.debug_line节是必须有的，其他的不见得。同时也可以自己写链接脚本实现对所有节(不局限于调试节)的控制，如指定每个节的基址等。 .debug_info基本包含了一个源文件内部的大部分信息，如函数、参数、变量、类型等等，我们看一下它的输出： 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 FilesCodeSourcerySourcery G++kxdws <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包含了所有地址和源文件行的对应信息，内容如下：   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