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[智能芯片] 可执行文件分析

news 2026/3/27 8:12:21

《智能芯片》课程笔记：可执行文件分析

📋 目录

获取汇编代码与机器码
获取函数与变量的地址
分析工具使用说明
实例解析

获取汇编代码与机器码

🔧 objdump 工具简介

属性	说明
工具名称	`riscv64-unknown-elf-objdump.exe`
核心功能	对 ELF 可执行文件进行反汇编，提取汇编代码与机器码
适用场景	分析编译后程序的底层实现、调试、学习指令集

📌 基本使用命令

# 1. 直接在终端显示反汇编结果
riscv64-unknown-elf-objdump.exe -S example.elf# 2. 将结果重定向保存到文件（推荐）
riscv64-unknown-elf-objdump.exe -S example.elf > example.S.txt

💡 -S 选项：混合显示源代码、汇编代码和机器码，便于对照理解

📖 反汇编输出格式示例解读

🎨 颜色/内容对照表

颜色/位置	内容类型	说明
⚫ 黑色	C源代码	原始高级语言代码
🟢 绿色	存储地址	机器码在内存中的起始地址
🔴 红色	机器码	汇编指令对应的16进制机器码
🔵 蓝色	汇编代码	编译生成的RISC-V汇编指令
⚪ 灰色	注释	编译器添加的辅助信息

获取函数与变量的地址

❓ 问题背景

上一节范例程序中定义了：

变量：f, s, t, p, q, a, b
函数：main, fun1, fun2

🎯 目标：如何获取这些符号在内存中的具体地址？

🔍 方法一：通过 `.map` 文件（编译时生成）

📌 前提条件

编译时需添加 -Wl,-Map=example.map 选项：

riscv64-unknown-elf-gcc.exe -march=rv32i -mabi=ilp32 -Wall -O1 -g -nostartfiles -T linker_script_onestep.ld -Wl,-Map=example.map -o example.elf startup.s fun.c main.c

📄 example.map 文件内容截取

以上一节生成的 example.map 为例。

.text           0x000000000000004c       0xdc*(.text).text          0x000000000000004c        0x0 C:\Users\*****\AppData\Local\Temp\ccXSS4dc.o.text          0x000000000000004c       0x64 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccNYCzQf.o0x000000000000004c                fun10x000000000000006c                fun2.text          0x00000000000000b0       0x78 C:\Users\*****\AppData\Local\Temp\ccycWyFb.o0x00000000000000b0                main0x0000000000000128                . = ALIGN (0x4)

.data           0x0000000000000400        0xc load address 0x00000000000001280x0000000000000400                PROVIDE (_data_start = .)*(.data).data          0x0000000000000400        0x0 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccXSS4dc.o.data          0x0000000000000400        0x0 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccNYCzQf.o.data          0x0000000000000400        0x0 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccycWyFb.o*(.sdata).sdata         0x0000000000000400        0xc C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccycWyFb.o0x0000000000000400                a0x0000000000000404                p0x0000000000000406                s0x0000000000000408                f0x000000000000040c                . = ALIGN (0x4)0x000000000000040c                PROVIDE (_data_end = .)0x000000000000040c                PROVIDE (_bss_start = .).bss            0x000000000000040c        0x8*(.bss).bss           0x000000000000040c        0x0 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccXSS4dc.o.bss           0x000000000000040c        0x0 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccNYCzQf.o.bss           0x000000000000040c        0x0 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccycWyFb.o*(.sbss*).sbss          0x000000000000040c        0x4 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccNYCzQf.o0x000000000000040c                b.sbss          0x0000000000000410        0x4 C:\Users\Lenovo\AppData\Local\Temp\ccycWyFb.o0x0000000000000410                q0x0000000000000412                t*(COMMON)0x0000000000000414                . = ALIGN (0x4)0x0000000000000414                PROVIDE (_bss_end = .)

📊 提取的地址信息

类型	符号	地址（16进制）
🔹 函数	`fun1`	`0x4c`
🔹 函数	`fun2`	`0x6c`
🔹 函数	`main`	`0xb0`
🔸 变量	`a`	`0x400`
🔸 变量	`p`	`0x404`
🔸 变量	`s`	`0x406`
🔸 变量	`f`	`0x408`
🔸 变量	`b`	`0x40c`
🔸 变量	`q`	`0x410`
🔸 变量	`t`	`0x412`

🔍 方法二：使用 `nm` 工具（分析已编译文件）

📌 使用命令

riscv64-unknown-elf-nm.exe example.elf

📄 输出示例

00000400 A __RAM_BASE
00000400 A __RAM_SIZE
00000000 A __ROM_BASE
00000400 A __ROM_SIZE
00000200 A __STACK_SIZE
00000414 B _bss_end
0000040c D _bss_start
0000040c D _data_end
00000128 T _data_lma
00000400 D _data_start
00000800 B _sp
00000000 T _start
00000400 D a
0000040c B b
00000408 D f
0000004c T fun1
0000006c T fun2
000000b0 T main
00000404 D p
00000410 B q
00000406 D s
00000412 B t

🔑 符号类型说明（第2列字母）

字母	含义	对应段
`T` / `t`	文本段（Text）函数	`.text`，代码区
`D` / `d`	数据段（Data）已初始化全局/静态变量	`.data`
`B` / `b`	BSS段未初始化全局/静态变量	`.bss`
`A`	绝对地址符号，不可重定位	-
`U`	未定义符号（需链接时解析）	-

💡 大写表示全局符号（外部可见），小写表示局部符号（文件内可见）

反汇编代码实例解析 🧪

📝 反汇编代码片段

080000a8<fun1>:
int fun1(int x, int y, float z)
{ char* p = (char*)&a; *(p+6) = 0xA9; 
80000a8: 200007b7 lui   a5,0x20000
80000ac: 00478793 addi  a5,a5,4       # a5 = &a
80000b0: fa900713 li   	a4,-87        # a4 = 0xA9
80000b4: 00e78323 sb   	a4,6(a5)      # *(p+6) = 0xA9*(p+7) = 0x42; 
80000b8: 04200713 li   	a4,66         # a4 = 0x42
80000bc: 00e783a3 sb   	a4,7(a5)      # *(p+7) = 0x42return y; 
80000c0: 00058513 mv   	a0,a1         # 返回值 = y
80000c4: 00008067 ret                 # 函数返回
}

❓ 问题与解答

问题	解答	分析过程
(1) fun1函数地址？	`0x80000a8`	函数标签 `<fun1>` 后的起始地址
(2) 机器码占用字节数？	`32 Bytes`	`0x80000c7 - 0x80000a8 + 1 = 31+1 = 32`
(3) 地址 0x80000ae 存储值？	`0x47`	机器码 `00478793` 小端存储：`[ac]=93, [ad]=87, [ae]=47, [af]=00`
*(4) `(p+7)=0x42` 实现方式？**	2条汇编指令，8字节机器码	`li a4,66` (4B) + `sb a4,7(a5)` (4B)

🔍 小端模式（Little-Endian）存储示意

机器码：00478793（32位，16进制）内存地址（低→高）：  80000ac  80000ad  80000ae  80000af
存储内容（16进制）：   93       87       47       00↑低字节                    ↑高字节

💡 RISC-V 采用小端模式：低字节存低地址，高字节存高地址

拓展：分析工具使用说明 🛠️

📦 Binutils 工具集概览

工具	功能	常用场景
`objdump`	反汇编、查看段信息	分析机器码与汇编对应关系
`nm`	列出符号表	查找函数/变量地址
`size`	显示各段大小	分析程序内存占用
`objcopy`	格式转换、提取段	生成bin/hex文件用于烧录
`readelf`	解析ELF文件结构	深入理解可执行文件格式

🔎 查看工具帮助信息

# 通用方法：添加 --help 参数
riscv64-unknown-elf-objdump.exe --help
riscv64-unknown-elf-nm.exe --help# 查看特定选项说明
riscv64-unknown-elf-objdump.exe --help | grep -i "disassemble"

🎯 常用组合命令示例

# 1. 反汇编并过滤特定函数
riscv64-unknown-elf-objdump -S example.elf | grep -A 20 "<fun1>:"# 2. 查看所有全局符号地址
riscv64-unknown-elf-nm -g example.elf# 3. 查看程序各段大小
riscv64-unknown-elf-size example.elf
# 输出：text    data     bss     dec     hex filename
#      1234     567      89    1890     762 example.elf# 4. 提取纯机器码（二进制格式）
riscv64-unknown-elf-objcopy -O binary example.elf example.bin

笔记整理基于《智能芯片》课程课件，适用于《智能芯片》课程学习参考 🚀