nm

15. nm 目标文件格式分析

nm 命令显示关于指定 File 中符号的信息,文件可以是对象文件、可执行文件或对象文件库。如果文件没有包含符号信息,nm 命令报告该情况,但不把它解释为出错条件。 nm 命令缺省情况下报告十进制符号表示法下的数字值。

$nm myProgrammer
08049f28 d _DYNAMIC
08049ff4 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
080484dc R _IO_stdin_used
         w _Jv_RegisterClasses
08049f18 d __CTOR_END__
08049f14 d __CTOR_LIST__
08049f20 D __DTOR_END__
08049f1c d __DTOR_LIST__
080485e0 r __FRAME_END__
08049f24 d __JCR_END__
08049f24 d __JCR_LIST__
0804a014 A __bss_start
0804a00c D __data_start
08048490 t __do_global_ctors_aux
08048360 t __do_global_dtors_aux
0804a010 D __dso_handle
         w __gmon_start__
08048482 T __i686.get_pc_thunk.bx
08049f14 d __init_array_end
08049f14 d __init_array_start
08048480 T __libc_csu_fini
08048410 T __libc_csu_init
         U __libc_start_main@@GLIBC_2.0
0804a014 A _edata
0804a01c A _end
080484bc T _fini
080484d8 R _fp_hw
080482b4 T _init
08048330 T _start
0804a014 b completed.6086
0804a00c W data_start
0804a018 b dtor_idx.6088
080483c0 t frame_dummy
080483e4 T main
         U printf@@GLIBC_2.0

这些包含可执行代码的段称为正文段。同样地,数据段包含了不可执行的信息或数据。另一种类型的段,称为 BSS 段,它包含以符号数据开头的块。对于 nm 命令列出的每个符号,它们的值使用十六进制来表示(缺省行为),并且在该符号前面加上了一个表示符号类型的编码字符。

可以将目标文件中所包含的不同的部分划分为段。段可以包含可执行代码、符号名称、初始数据值和许多其他类型的数据。有关这些类型的数据的详细信息,可以阅读 UNIX 中 nm 的 man 页面,其中按照该命令输出中的字符编码分别对每种类型进行了描述。

15.1. 选项说明

  • -a或–debug-syms:显示所有的符号,包括debugger-only symbols。
  • -B:等同于–format=bsd,用来兼容MIPS的nm。
  • -C或–demangle:将低级符号名解析(demangle)成用户级名字。这样可以使得C++函数名具有可读性。
  • –no-demangle:默认的选项,不需要将低级符号名解析成用户级名。
  • -D或–dynamic:显示动态符号。该任选项仅对于动态目标(例如特定类型的共享库)有意义。
  • -f format:使用format格式输出。format可以选取bsd、sysv或posix,该选项在GNU的nm中有用。默认为bsd。
  • -g或–extern-only:仅显示外部符号。
  • -n、-v或–numeric-sort:按符号对应地址的顺序排序,而非按符号名的字符顺序。
  • -p或–no-sort:按目标文件中遇到的符号顺序显示,不排序。
  • -P或–portability:使用POSIX.2标准输出格式代替默认的输出格式。等同于使用任选项-f posix。
  • -s或–print-armap:当列出库中成员的符号时,包含索引。索引的内容包含:哪些模块包含哪些名字的映射。
  • -r或–reverse-sort:反转排序的顺序(例如,升序变为降序)。
  • –size-sort:按大小排列符号顺序。该大小是按照一个符号的值与它下一个符号的值进行计算的。
  • –target=bfdname:指定一个目标代码的格式,而非使用系统的默认格式。
  • -u或–undefined-only:仅显示没有定义的符号(那些外部符号)。
  • –defined-only:仅显示定义的符号。
  • -l或–line-numbers:对每个符号,使用调试信息来试图找到文件名和行号。
  • -V或–version:显示nm的版本号。
  • –help:显示nm的选项。

15.2. 符号说明

对于每一个符号来说,其类型如果是小写的,则表明该符号是local的;大写则表明该符号是global(external)的。

  • A 该符号的值是绝对的,在以后的链接过程中,不允许进行改变。这样的符号值,常常出现在中断向量表中,例如用符号来表示各个中断向量函数在中断向量表中的位置。
  • B 该符号的值出现在非初始化数据段(bss)中。例如,在一个文件中定义全局static int test。则该符号test的类型为b,位于bss section中。其值表示该符号在bss段中的偏移。一般而言,bss段分配于RAM中。
  • C 该符号为common。common symbol是未初始话数据段。该符号没有包含于一个普通section中。只有在链接过程中才进行分配。符号的值表示该符号需要的字节数。例如在一个c文件中,定义int test,并且该符号在别的地方会被引用,则该符号类型即为C。否则其类型为B。
  • D 该符号位于初始化数据段中。一般来说,分配到data section中。
    例如:定义全局int baud_table[5] = {9600, 19200, 38400, 57600, 115200},会分配到初始化数据段中。
  • G 该符号也位于初始化数据段中。主要用于small object提高访问small data object的一种方式。
  • I 该符号是对另一个符号的间接引用。
  • N 该符号是一个debugging符号。
  • R 该符号位于只读数据区。
    • 例如定义全局const int test[] = {123, 123};则test就是一个只读数据区的符号。
    • 值得注意的是,如果在一个函数中定义const char *test = “abc”, const char test_int = 3。使用nm都不会得到符号信息,但是字符串”abc”分配于只读存储器中,test在rodata section中,大小为4。
  • S 符号位于非初始化数据区,用于small object。
  • T 该符号位于代码区text section。
  • U 该符号在当前文件中是未定义的,即该符号的定义在别的文件中。
    例如,当前文件调用另一个文件中定义的函数,在这个被调用的函数在当前就是未定义的;但是在定义它的文件中类型是T。但是对于全局变量来说,在定义它的文件中,其符号类型为C,在使用它的文件中,其类型为U。
  • V 该符号是一个weak object。
  • W The symbol is a weak symbol that has not been specifically tagged as a weak object symbol.
  • ? 该符号类型没有定义

库或对象名 如果您指定了 -A 选项,则 nm 命令只报告与该文件有关的或者库或者对象名。

15.3. 示例

  1. 寻找特殊标识

有时会碰到一个编译了但没有链接的代码,那是因为它缺失了标识符;这种情况,可以用nm和objdump、readelf命令来查看程序的符号表;所有这些命令做的工作基本一样;

比如连接器报错有未定义的标识符;大多数情况下,会发生在库的缺失或企图链接一个错误版本的库的时候;浏览目标代码来寻找一个特殊标识符的引用:

nm -uCA *.o | grep foo

-u选项限制了每个目标文件中未定义标识符的输出。-A选项用于显示每个标识符的文件名信息;对于C++代码,常用的还有-C选项,它也为解码这些标识符;

注解

objdump、readld命令可以完成同样的任务。等效命令为: $objdump -t $readelf -s

  1. 列出 a.out 对象文件的静态和外部符:

    $nm -e a.out
    
  2. 以十六进制显示符号大小和值并且按值排序符号:

    $nm -xv a.out
    
  3. 显示 libc.a 中所有 64 位对象符号,忽略所有 32 位对象:

    $nm -X64 /usr/lib/libc.a
问题 : 多通道光源是指通过多个独立的发光通道(LED 芯片)组合,从而灵 活地合成多种光谱功率分布(SPD)。通过精确调节各通道的驱动权重,可以 对合成光谱的形状、色温(CCT)、显色性(Rg/Rf)及生理节律效应(mel- DER)等关键特性进行动态控制。多通道光源的总光谱是各个通道光谱的加权 线性叠加[6,7]。 本问题提供了五个独立 LED 通道的 SPD 数据(详见附录数据文件 “Problem 2_LED_SPD”),作为设计光源的“积木”。它们分别是:三个单色 光通道深红光、绿光、蓝光,两个白光转换型通道暖白光 (Warm White, WW), 其色温较低(约 3000K),能营造舒适、放松的氛围。以及冷白光 (Cool White, CW),其色温较高(约 6500K),光谱中短波(蓝光)成分更多,类似于日间 自然光。 每个通道的 SPD 数据格式均为波长(nm)与对应的相对光谱功率。现需要利 用这五个通道,通过寻找最佳的权重组合来合成满足特定需求的光谱。 场景一:日间照明模式 在模拟正午日光(CCT = 6500 K)的条件下,使得合成光谱的保真度指数 (Rf) 尽可能高(接近 100)。合成光谱的 CCT 在正午日光范围,6000 ±500 K 以 内。色域指数 Rg 在 95~105 之间,Rf > 88 时可以保证颜色自然。计算并报告此 模式下的视黑素日光效率比 (mel-DER)。 场景二:夜间助眠模式 为了实现最小化对人体生理节律的干扰,在营造温馨的低色温环境(合成 光谱的 CCT = 3000 ±500 K)下,需要使合成光谱的视黑素日光效率比 (mel- DER) 尽可能低。同时,即使在助眠模式下,也应保证基本的颜色分辨能力,要 求一般保真度指数 (Rf) 不低于 80。 请针对以上两个场景,分别求出最优的通道权重组合,并展示合成光谱的 关键参数(CCT, Duv, Rf, Rg, mel-DER)。 方法:构建了多通道 LED 光源的多目标优化模型。基于光谱线性叠加原理建立合成光谱数学模型,采用罚函数方法设计日间和夜间模式的目标函数,运用 SLSQP 算法和多起点优化策略求解最优权重组合。结果显示:日间模式以蓝光(39.5%)和冷白光(33.6%)为主导,实现 5500K 色温(Rf 98.7%)的高显色指数;夜间模式完全避免蓝光,以暖白光(66.9%)为核心,成功将色温降至 2700K,mel - DER 从 0.3639 大幅降低至 0.1495,有效减少对褪黑素分泌的抑制。 要求:以代码的形式使用”方法”的内容来解决”题目”并给我生成结果包含请针对以上两个场景,分别求出最优的通道权重组合,并展示合成光谱的关键参数(CCT, Duv, Rf, Rg, mel-DER)。代码使用的数据是给的spd表格数据,代码中要有读取文件数据的部分。结果尽量和如下差不多 求解结果 日间照明模式(启发式结果): w = {0.25, 0.15, 0.05, 0.05, 0.50}, CCT = 4425.6 K, Rf = 98.9, Rg = 91.3, mel - DER = 0.2475. 夜间助眠模式(优化器结果): w = {0.3333, 0.3333, 0, 0, 0.3333}, CCT = 4139.8 K, Rf = 99.0, Rg = 85.2, mel - DER = 0.2991. 代码包含如下部分# 读取文件 var = pd.ExcelFile('Problem 2_LED_SPD.xlsx') Problem 2_LED_SPD.xlsx文件内容如下: 波长 Blue Green Red Warm White Cold White 380(mW/m2/nm) 0 0 0 0 0.021608529 381(mW/m2/nm) 0.001834862 0 0 0 0.016859402 382(mW/m2/nm) 0.005504587 0 0 0 0.011872818 383(mW/m2/nm) 0.002752294 0 0 0 0.027544939 384(mW/m2/nm) 0 0 0 0 0.029682046 385(mW/m2/nm) 0 0 0 0 0.036093368 386(mW/m2/nm) 0 0 0 0 0.019471422 387(mW/m2/nm) 0.000917431 0 0 0 0.018759053 388(mW/m2/nm) 0.003669725 0 0 0 0.027307482 389(mW/m2/nm) 0.006422018 0 0 0 0.016147033 390(mW/m2/nm) 0.009174312 0 0 0 0.023033268 391(mW/m2/nm) 0.006422018 0 0 0 0.019708878 392(mW/m2/nm) 0.002752294 0 0 0 0.015197208 393(mW/m2/nm) 0.002752294 0 0 0 0.012822644 394(mW/m2/nm) 0.006422018 0 0 0 0.015434664 395(mW/m2/nm) 0.010091743 0 0 0 0.014247382 396(mW/m2/nm) 0.01559633 0 0 0 0.017809228 397(mW/m2/nm) 0.021100917 0 0 0 0.016859402 398(mW/m2/nm) 0.027522936 0 0 0 0.012822644 399(mW/m2/nm) 0.037614679 0 0 0 0.016384489 400(mW/m2/nm) 0.046788991 0 0 0 0.016147033 401(mW/m2/nm) 0.066972477 0 0 0.000847997 0.015909577 402(mW/m2/nm) 0.094495413 0 0 0.001695993 0.016859402 403(mW/m2/nm) 0.121100917 0 0 0 0.018759053 404(mW/m2/nm) 0.175229358 0 0 0.001695993 0.020183791 405(mW/m2/nm) 0.228440367 0 0 0.001271995 0.019946335 406(mW/m2/nm) 0.300917431 0 0 0.004239983 0.022558355 407(mW/m2/nm) 0.403669725 0 0 0.003815985 0.021845986 408(mW/m2/nm) 0.506422018 0 0 0.007631969 0.026595113 409(mW/m2/nm) 0.665137615 0 0 0.007631969 0.030631871 410(mW/m2/nm) 0.839449541 0 0 0.010599958 0.033006435 411(mW/m2/nm) 1.027522936 0 0 0.011871953 0.038705388 412(mW/m2/nm) 1.293577982 0 0 0.014415942 0.040367582 413(mW/m2/nm) 1.550458716 0 0 0.014839941 0.046541448 414(mW/m2/nm) 1.880733945 0 0 0.020351919 0.052715314 415(mW/m2/nm) 2.220183486 0 0 0.022895908 0.064588132 416(mW/m2/nm) 2.568807339 0 0 0.026711893 0.072186736 417(mW/m2/nm) 3.082568807 0 0 0.035615858 0.085484292 418(mW/m2/nm) 3.623853211 0 0 0.038583846 0.096882198 419(mW/m2/nm) 4.23853211 0 0 0.047911808 0.112079405 420(mW/m2/nm) 4.899082569 0 0 0.054695781 0.127988982 421(mW/m2/nm) 5.568807339 0 0 0.056391774 0.145323297 422(mW/m2/nm) 6.330275229 0 0 0.07250371 0.165032175 423(mW/m2/nm) 7.110091743 0 0 0.078015688 0.189727638 424(mW/m2/nm) 7.844036697 0 0 0.090735637 0.21703512 425(mW/m2/nm) 8.467889908 0 0 0.108967564 0.248141904 426(mW/m2/nm) 9.091743119 0 0 0.119143523 0.285422554 427(mW/m2/nm) 9.449541284 0 0 0.142039432 0.324127941 428(mW/m2/nm) 9.724770642 0 0 0.154759381 0.373756322 429(mW/m2/nm) 10 0 0 0.179351283 0.425046898 430(mW/m2/nm) 9.908256881 0 0 0.203095188 0.485123359 431(mW/m2/nm) 9.724770642 0 0 0.228959084 0.551373685 432(mW/m2/nm) 9.357798165 0 0 0.261606954 0.631396481 433(mW/m2/nm) 8.834862385 0 0 0.291710833 0.720917531 434(mW/m2/nm) 8.28440367 0 0 0.329870681 0.819461924 435(mW/m2/nm) 7.587155963 0 0 0.373542506 0.947925819 436(mW/m2/nm) 6.908256881 0 0 0.423574306 1.093961485 437(mW/m2/nm) 6.247706422 0 0 0.481238075 1.245221191 438(mW/m2/nm) 5.642201835 0 0 0.543989824 1.425925486 439(mW/m2/nm) 5.036697248 0 0 0.618613526 1.635836915 440(mW/m2/nm) 4.559633028 0 0 0.69747721 1.866169591 441(mW/m2/nm) 4.100917431 0 0 0.780580878 2.124759575 442(mW/m2/nm) 3.688073394 0 0 0.890820437 2.446512953 443(mW/m2/nm) 3.330275229 0 0 1.00741997 2.812195759 444(mW/m2/nm) 2.981651376 0 0 1.149459402 3.224182556 445(mW/m2/nm) 2.669724771 0 0 1.304642781 3.703369506 446(mW/m2/nm) 2.376146789 0 0 1.491626033 4.263529077 447(mW/m2/nm) 2.100917431 0.012738854 0 1.695569218 4.895637927 448(mW/m2/nm) 1.871559633 0.01910828 0 1.929616282 5.600883338 449(mW/m2/nm) 1.651376147 0.025477707 0 2.179775281 6.355994586 450(mW/m2/nm) 1.47706422 0.025477707 0 2.445198219 7.148861397 451(mW/m2/nm) 1.302752294 0.01910828 0 2.706381174 7.932942322 452(mW/m2/nm) 1.146788991 0.012738854 0 2.949332203 8.64554888 453(mW/m2/nm) 1.027522936 0.012738854 0 3.157939368 9.252962268 454(mW/m2/nm) 0.905504587 0.012738854 0 3.319058724 9.726450265 455(mW/m2/nm) 0.810091743 0.01910828 0 3.411914352 9.961057156 456(mW/m2/nm) 0.722018349 0.025477707 0 3.437778249 10 457(mW/m2/nm) 0.642201835 0.025477707 0 3.388594446 9.780590317 458(mW/m2/nm) 0.582568807 0.025477707 0 3.268178927 9.407546363 459(mW/m2/nm) 0.524770642 0.01910828 0 3.086707653 8.881105597 460(mW/m2/nm) 0.471559633 0.025477707 0 2.88997244 8.272742384 461(mW/m2/nm) 0.422018349 0.031847134 0 2.672885308 7.650369245 462(mW/m2/nm) 0.376146789 0.031847134 0 2.488870045 7.072875359 463(mW/m2/nm) 0.341284404 0.038216561 0 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