PB173 - Binární programování Linux
V. DWARF
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
15. 10. 2013
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
1 /16
DWARF
• Strukturované ladicí informace
• Zápis komplikovaných výrazů
• Vytvářené překladačem
• Nezávislost na jazyku a formátu souborů
• Dokumentace
• Introduction to the DWARF Debugging Format
• DWARF Debugging Information Format (Version 4)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
2/16
DWARF formát
• Ladicí informace v lese skoro-stromů
• Pro každý zdrojový soubor jeden skoro-strom
• Uzly stromů jsou Debugging Information Entry(D\E)
• Jeden DIE může odkazovat na kterýkoliv jiný
DIE
type = compilejjnit comp_dir = /tmp/test name = test.c producer = GCC
DIE	
type =	subprogram
name	= fun
type =	int
DIE			DIE	
type =	subprogram		type =	base_type
name	= main		name	= int
type =	int		size =	4
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
3/16
DWARF a ELF
O DWARF je v ELFu uložený v .debug_* sekcích
• . debug_inf o: všechny DIE z lesa stromů
9 .debug_abbrev: formát .debug_info (Figure 48 V DWARF) a .debug_types: popis datových typů
• .debug_str: řetězce odkazované z .debug_info
• . debug_iine: překlad instrukce -o- řádek kódu
O Výpis DWARFu v ELFu
• readelf --debug-dump
• objdump --dwarf
• dwarf dump (z libdwarf)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
4/16
Knihovny na práci s DWARF
Dvě různé implementace knihoven
O libdwarf
• Starší
• Hůř se s ní pracuje
o Obsahuje méně chyb
• Lépe dokumentovaná
• libdwarf/libdwarf.h Q libdw a libdwf1
• Podpora nových standardů DWARF
• Lepší rozhraní
• Základní: libdw (elfutils/libdw.h)
• Nadstavba: libdwfi (eifutils/libdwfí.h) » Tuto budeme používat
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
5/16
libdw a libdwf 1
• Knihovny jsou součástí elfutils
• Lze je používat střídavě (jako elf a gelf)
• Inicializace: Dwfl *dwf l_begin(const Dwf l_Callbacks *cb)
• .section_address = dwfl_offline_section_address » .find_debuginfo = dwfl_standard_find_debuginfo
o Ukončení: void dwf l_end(Dwf 1 *dwf1)
• Poslední chyba: dwf i_errmsg(-i) « Dokumentace
o V hlavičkových souborech
• PDF ze slajdů
• Knihovny při překladu: gcc ... -ldw
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
6/16
Úkol
Inicializace libdwf i
Q Nainstalujte si libdw (a libdwf i)
O Vytvořte si main
0 Definujte si statické háčky
• Struktura const Dwfl_Callbacks
• .section_address = dwfl_offline_section_address » .find_debuginfo = dwfl_standard_find_debuginfo
O Zavolejte dwf l_begin
0 Zavolejte dwf l_end
0 Ověřujte návratové hodnoty a vypisujte chyby O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
7/16
libdw alibdwfl - soubory
Načtení ELFu s DWARFem uvnitř
• Dwfl_Module *dwfl_report_offline(Dwf1 *dwfl, const char *name, const char *file_name, int fd)
• dwf l: návratová hodnota z dwf l_begin
• name: cokoliv (např. "")
• f ile_name: jméno souboru
• f d:-1 (nebo souborový deskriptor, pak f iie_name == "")
Průchod stromů (jednotlivých Compilation Unit)
• Dwarf_Die *dwfl_nextcu(Dwf1 *dwfl, Dwarf_Die *lastcu, Dwarf_Addr *bias)
• dwf l: návratová hodnota z dwf l_begin
• lastcu: poslední CU
• bias: přičítá se k adresám, které vrací libdw
mod = dwfl_report_offline(dwfl, "", argv[1], -1); while ((die = dwfl_nextcu(dwfl, die, &bias))) { ... }
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
8/16
Úkol
Otevření ELFu pomocí libdwf i O Přidávejte kód mezi dwf i_begin a dwf i_end O Zavolejte dwfl_report_offline O Iterujte přes CU DIE dwf l_nextcu
• Spočítejte z kolika souborů je objekt přeložen O Ověřujte návratové hodnoty a vypisujte chyby O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
9/16
DIE
Debugging Information Entry
• Typ/tag DW_TAG_*
« Z DIE: int dwarf_tag (Dwarf_Die *die)
• DW_TAG_compile_unit: DIE O souboru
• DW_TAG_subprogram: DIE O funkci
• DW_TAG_base_type: DIE O typu
DIE
type = compile_unit comp_dir = /tmp/test name = test.c producer = GCC
Seznam trojic
• O co jde:dw_at_*
• DW_AT_comp_dir: adresář, kde se překládalo
• DW_AT_name: jméno (proměnné, souboru, ...)
• DW_AT_deci_f ile: soubor s deklarací
• DW_AT_type: typ proměnné
Typ/forma hodnoty (dw_form_*)
o DW_FORM_addr • DW_FORM_string «...
• Hodnota
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
Hlavní DIE
D W_TAG_co m p i I e_u n i t DW_AT_producer DW_AT_language DW_AT_name DW_AT_comp_dir DW_AT_low_pc DW_AT_entry_pc DW AT stmt list
GNU C 4.7.2 20130108 [gcc-
DW_LANG_C89
test. c
/tmp/test
0x00000000
0x00000000
0x00000000
4_7-branch revision 195012]
DW_TAG_subprogram DW_AT_external DW_AT_name DW_AT_decl_file DW_AT_decl_line DW_AT_prototyped DW_AT_type DW_AT_low_pc DW_AT_high_pc D W_AT_f ram e_base DW_AT_GNU_all_call_sites yes(1) DW_AT_sibling <0x00000770>
yes(1) main
0x00000001 /tmp/test/test.c 0x00000019 yes(1)
<0x0000005b> 0x00000000 0x0000011 d
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15. 10. 2013
11 /16
Atributy DIE
Iterace přes všechny atributy v jednom DIE
o ptrdiff_t dwarf_getattrs(Dwarf_Die *die, int
(*callback)(Dwarf_Attribute *, void *), void *arg,
ptrdiff_t offset)
• die: Z dwfl_nextcu
• callback: vaše funkce, která se zavolá pro každý atribut v DIE
• arg: něco, co se předá do callback jako 2. parametr
• offset:0
Operace nad atributem
• O CO jde:dwarf_whatattr
• Vrací DW_AT_* (DW_AT_name apod.)
• Typ obsahu: dwarf _ what form
o Vrací DW_F0RM_* (DW_FQRM_string apod.)
• Obsah: dwarf _form*
• Např. dwarf _f ormstring
Jiri Slabý (Fakulta intormatiky, MU)
PB173/03
15.10.2013 12/16
Atributy DIE - příklad
static int cb(Dwarf_Attribute *attr, void *ptr) {
printf ("AT=%x FORM=%x\n", dwarf_whatattr(attr), dwarf_whatform(attr)); if (dwarf_whatform(attr) == DW_FORM_strp) printf ("name=%s\n", dwarf_formstring(attr)); return DWARF_CB_OK;
while ((die = dwfl_nextcu(dwfl, die, &bias))) { dwarf_getattrs(die, cb, NULL, 0);
}
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15.10.2013 13/16
Úkol
Výpis atributů
O Definujte funkci (háček) pro dwarf _getattrs @ V ní vypište informace
• O jaký atribut jde (dwarf _whatattr(attr))
• Typ obsahu atributu (dwarf _whatf orm(attr))
• Adresu, pokud se jedná o typ DW_at_iow_pc
• Řetězec a typ atributu dw_at_*, pokud se jedná o typ hodnoty
DW_FQRM_string nebo DW_FQRM_strp Q V těle cyklu dwf l_nextcu zavolejte dwarf _getattrs O Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15.10.2013 14/16
Průchod skoro-stromem
Iterace přes všechny atributy v jednom DIE
• int dwarf_child(Dwarf_Die *die, Dwarf_Die *result)
• Do result vloží potomka die
• Vrací 0 (OK), 1 (žádný potomek), -1 (chyba)
• result musí být ukazatel na lokální proměnnou
• int dwarf_siblingof(Dwarf_Die *die, Dwarf_Die *result)
• Do result vloží sourozence die
• Vrací 0 (OK), 1 (žádný sourozenec), -1 (chyba)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15.10.2013 15/16
Úkol
Výpis potomků CU
O Vezměte 1. potomka od CU (dwarf _chiid)
O Iterujte přes sourozence potomka (dwarf _sibiingof)
O Pro všechny potomky vypište typ DIE (dwarf _tag)
• Nejprve zjistěte, které tam jsou
• Potom vypisujte v textové podobě
O Rozšiřte na celý podstrom, nejen první úroveň 0 Přeložte a spusťte
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/03
15.10.2013 16/16