Linux命令 ---- nm 显示目标文件符号

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本文深入解析Linux下的nm命令，详细介绍了其如何展示目标文件中的符号信息，包括符号类型及其含义。并通过实例演示了如何使用nm命令，展示了不同类型的符号在二进制文件中的位置和作用。

Linux命令 ---- nm 显示目标文件符号

nm命令是GNU Binutils二进制工具集的一员，用于显示目标文件中的符号。如果没有为nm命令指出目标文件，则nm假定目标文件是a.out。 nm是names缩写。

nm命令显示的符号类型。至少使用以下类型；其他类型取决于目标文件格式。符号类型如果是小写，符号通常是本地的；如果是大写，符号是全局的（外部的）。但是，有一些小写符号类型表示特殊的全局符号，例如“u”、“v”和“w”。

nm显示符号类型含义

符号类型	含义
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,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。
C	该符号为common。common symbol是未初始化的数据。该符号没有包含在一个普通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,D	该符号位于初始化数据段（data section）。例如定义全局变量 int baud_table[5] = {9600, 19200, 38400, 57600, 115200}，则会被分配在初始化数据段中。
g,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	这是对标准ELF符号类型集的GNU扩展。它表示一个符号如果被重定位引用，不会计算该符号的地址，而是必须在运行时计算。
N	该符号是一个debugging符号。
p	该符号在stack unwind section。
r,R	该符号位于只读数据段（read only data section）。例如定义全局const int test[] = {123, 123};则test就是一个只读数据段的符号。
s,S	符号位于非初始化数据区，用于small object。
t,T	该符号位于代码段（text section）。
u	符号是唯一的全局符号。这是GNU对标准ELF符号绑定集的扩展。对于这样的符号，动态链接器将确保在整个过程中只有一个使用此名称和类型的符号。
U	该符号在当前文件中是未定义的，即该符号定义在别的文件中。例如，当前文件调用另一个文件中定义的函数，这个被调用的函数在当前文件就是未定义的，但是在定义它的文件中类型是T。对于全局变量来说，在定义它的文件中，其符号类型为B或D，在使用它的文件中，其类型为U。
v,V	该符号是一个弱符号。当弱定义符号与正常定义符号链接时，使用正常定义符号时不会出错。当链接未定义的弱定义符号，弱符号的值将变为零，且没有错误。在某些系统上，大写表示已指定默认值。
w,W	该符号是一个弱符号，未专门标记为弱对象符号。当弱定义符号与正常定义符号链接时，使用正常定义符号时不会出错。当链接未定义的弱未定义符号时，该符号的值将以系统特定的方式确定，且不会出错。在某些系统上，大写表示已指定默认值。
-	该符号是a.out格式文件中的stabs symbol。在这种情况下，打印的下一个值是stabs other字段、stabs desc字段和stab类型。stabs符号用于保存调试信息。
?	该符号类型没有定义。

nm命令格式

nm [-A|-o|–print-file-name] [-a|–debug-syms]
[-B|–format=bsd] [-C|–demangle[=style]]
[-D|–dynamic] [-f|–format=]
[-g|–extern-only] [-h|–help]
[-l|–line-numbers] [-n|-v|–numeric-sort]
[-P|–portability] [-p|–no-sort]
[-r|–reverse-sort] [-S|–print-size]
[-s|–print-armap] [-t |–radix=]
[-u|–undefined-only] [-V|–version]
[-X 32_64] [–defined-only] [–no-demangle]
[–plugin ] [–size-sort] [–special-syms]
[–synthetic] [–target=bfdname]
[objfile…]

nm选项说明

-A|-o|–print-file-name：在找到的各个符号的名字前加上文件名，而不是在此文件的所有符号前只出现文件名一次
-a|–debug-syms：显示调试符号
-B|–format=bsd：用来兼容MIPS的nm
-C|–demangle[=style]：将低级符号名解码（demangle）成用户级名字，比如去除编译时添加的前置下划线，这样可以使得C++函数名具有可读性。不同的编译器符号修饰风格不同，可以使用[=style]参数来选择合适的解码风格
-D|–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=：format可以选取bsd、sysv或posix，该选项在GNU的nm中有用，默认为bsd
-g|–extern-only：仅显示外部符号
-h|–help：显示帮助信息
-l|–line-numbers：对每个符号，使用调试信息来试图找到文件名和行号。对于已定义的符号，查找符号地址的行号。对于未定义符号，查找指向符号重定位入口的行号。如果可以找到行号信息，显示在符号信息之后
-n|-v|–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|–portability：使用POSIX.2标准输出格式代替默认的输出格式。等同于-f posix
-p|–no-sort：按目标文件中遇到的符号顺序显示，不排序
-r|–reverse-sort：逆序排序。例如，升序变为降序
-S|–print-size：以BSD输出样式输出已定义符号的值和大小。对于不记录符号大小的目标文件格式，此选项不起作用，除非使用了–size sort，在这种情况下，将显示计算的大小
-s|–print-armap：当列出库中成员的符号时，同时列出索引。索引的内容包含：模块与其包含的名字的定义之间的映射
-t |–radix=：使用基数 radix 进制显示符号值。radix只能为“d”表示十进制、“o”表示八进制或“x”表示十六进制
-u|–undefined-only：仅显示没有定义的符号
-V|–version：显示nm的版本号
-X 32_64：由于与AIX版本的nm兼容，选项-X将被忽略。它接受一个参数，该参数必须是字符串32_64。AIX nm的默认模式对应于-x 32，GNU nm不支持该模式
–defined-only：仅显示有定义的符号
–no-demangle：不解码低级符号名，这是默认选项
–plugin ：加载名为name的插件以添加对额外目标类型的支持。只有在启用插件支持的情况下构建了工具链时，此选项才可用
–size-sort：按符号大小排列
–special-syms：显示目标相关的具体特殊含义的符号。这些符号通常被特定目标文件用于某些特殊处理，当包含在正常符号列表中时通常不起作用。例如，对于ARM目标，此选项将跳过用于标记ARM代码、Thumb代码和数据之间转换的映射符号
–synthetic：输出合成符号。合成符号是链接器为各种目的创建的特殊符号，默认情况下不会显示它们，因为它们不是二进制文件源代码的一部分
–target=：指定系统默认格式以外的目标文件格式

常用示例

首先给出后面大部分示例所基于的源代码以及编译指令。涉及两个C++源文件。
test.cpp：

#include <iostream>

int dUnInitialized;
int dInitialized = 1;
char sTest[] = "good";

void print()
{
    std::cout<<"dUnInitialized="<<dUnInitialized<< \
    " dInitialized="<<dInitialized<< \
    " sTest="<<sTest<<std::endl;
}

main.cpp：

#include <iostream>
using namespace std;

void print();
extern int dUnInitialized;
int main()
{
		int localVar=666;
		dUnInitialized=2;
        print();
}

使用-g选项加入调试信息，分别编译生成目标文件objdump.o与main.o。

g++ -c -g test.cpp -o test.o
g++ -c -g main.cpp -o main.o

然后通过ar命令将两个目标文件打包成静态库libobjdump.a。

ar crv libnm.a main.o test.o

（1）列出目标文件test.o与main.o的符号清单。

nm -C *.o
main.o:
                 U __cxa_atexit
                 U __dso_handle
                 U dUnInitialized
0000000000000057 t _GLOBAL__sub_I_main
0000000000000000 T main
000000000000001a t __static_initialization_and_destruction_0(int, int)
                 U print()
                 U std::ios_base::Init::Init()
                 U std::ios_base::Init::~Init()
0000000000000000 b std::__ioinit

test.o:
                 U __cxa_atexit
0000000000000000 D dInitialized
                 U __dso_handle
0000000000000000 B dUnInitialized
00000000000000ae t _GLOBAL__sub_I_dUnInitialized
0000000000000004 D sTest
0000000000000071 t __static_initialization_and_destruction_0(int, int)
0000000000000000 T print()
                 U std::ostream::operator<<(int)
                 U std::ostream::operator<<(std::ostream& (*)(std::ostream&))
                 U std::ios_base::Init::Init()
                 U std::ios_base::Init::~Init()
                 U std::cout
                 U std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::endl<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&)
0000000000000004 b std::__ioinit
                 U std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*)

使用-C选项将符号解码成可读形式，从test.o的输出结果可以看出，已初始化的全局变量dInitialized与sTest，符号类型是D，所以其位于初始化的Data段。未初始化的全局变量dUnInitialized符号类型是B，所以其位于未初始化的BSS段。函数print()的符号类型是T，说明其位于代码段（Text Section）。

从main.o的输出结果可以看出，变量dUnInitialized与函数print()因为均定义在其它文件中，所以符号类型是U，表示该符号在当前文件中是未定义的。值的注意的是，变量localVar因为是局部变量， nm无法获取其符号。

参考文献

[1]nm manual
https://www.linux.org/docs/man1/nm.html
[2]GNU Binutils
https://www.gnu.org/software/binutils/
[3]Linux命令手册.nm
http://linux.51yip.com/search/nm
[4]linux中的nm命令简介
https://blog.youkuaiyun.com/stpeace/article/details/47089585