二進制文件是我們幾乎每天都需要打交道的文件類型，但很少人知道他們的工作原理。這裡所講的二進制文件，是指一些可執行文件，包括你天天要使用的 Linux 命令，也是二進制文件的一種。

Linux 系統給我們提供了非常多用于分析二進制文件的工具，不管你在 Linux 下從事的是何種工作，知道這些工具也會讓你對你的系統更加了解。

在本文中，将介紹幾種最常用的用于分析二進制文件的工具及命令，這些工具在大部分發行版裡可以直接使用，如果不能直接用的話，可以自行安裝。

file

file 命令用于分析文件的類型。

如果你需要分析二進制文件，可以首先使用 file 命令來切入。我們知道，在 Linux 下，一切皆文件，但并不是所有的文件都具有可執行性，我們還有各種各樣的文件，比如：文本文件，管道文件，鍊接文件，socket文件，等等。

在對一個文件進行分析之前，我們可以首先使用 file 命令來分析它們的類型。當然除此之外，我們還可以看到一些其它信息。

$file/bin/pwd /bin/pwd:ELF64-bitLSBexecutable,x86-64,version1(SYSV),dynamicallylinked(usessharedlibs),forGNU/Linux2.6.32,BuildID[sha1]=0d264bacf2adc568f0e21cbcc9576df434c44380,stripped

ldd

ldd 命令可以用于分析可執行文件的依賴。

我們使用 file 命令來分析一個可執行文件的時候，有時候可以看到輸出中有 dynamically linked 這樣的字眼。這個是啥意思呢？

大部分程序，都會使用到第三方庫，這樣就可以不用重複造輪子，節約大量時間。最簡單的，我們寫C程序代碼的話，肯定會使用到 libc 或者 glibc 庫。當然，除此之外，還可能使用其它的庫。

那我們在什麼情況下需要分析程序的依賴庫呢？有一個場景大家肯定經曆過。你去你同事那邊拷貝他寫好的程序放到自己的環境下運行，有時候可能會跑不起來。當然跑不起來的原因可能很多，但其中一個原因可能就是缺少對應的依賴庫。

這時候，ldd 就派上用場了。它可以分析程序需要一些什麼依賴庫，你隻要把對應的庫放在對應的位置就可以了。

$ldd/bin/pwd linux-vdso.so.1=>(0x00007ffeb73e5000) libc.so.6=>/lib64/libc.so.6(0x00007f908b321000) /lib64/ld-linux-x86-64.so.2(0x00007f908b6ef000)

ltrace

ltrace的功能是能夠跟蹤進程的庫函數調用。

我們可以使用 ldd 命令來找到程序的依賴庫，但是，一個庫裡少則幾個，多則幾千個函數，怎麼知道現在程序調用的是什麼函數呢？

ltrace 命令就是用來做這個事的。在下面的例子裡，我們可以看到程序調用的函數，以及傳遞進去的參數，同時你也可以看到函數調用的輸出。

$ltrace/bin/pwd __libc_start_main(0x401760,1,0x7ffff6524cc8,0x404a00<unfinished...> getenv("POSIXLY_CORRECT")=nil strrchr("/bin/pwd",'/')="/pwd" setlocale(LC_ALL,"")="en_US.utf8" bindtextdomain("coreutils","/usr/share/locale")="/usr/share/locale" textdomain("coreutils")="coreutils" __cxa_atexit(0x4022f0,0,0,0x736c6974756572)=0 getopt_long(1,0x7ffff6524cc8,"LP",0x606d00,nil)=-1 getcwd(nil,0)="" puts("/home/alvin"/home/alvin )=12 free(0x22bc030)=<void> exit(0<unfinished...> __fpending(0x7f3048865400,0,64,0x7f3048865eb0)=0 fileno(0x7f3048865400)=1 __freading(0x7f3048865400,0,64,0x7f3048865eb0)=0 __freading(0x7f3048865400,0,2052,0x7f3048865eb0)=0 fflush(0x7f3048865400)=0 fclose(0x7f3048865400)=0 __fpending(0x7f30488651c0,0,3328,0xfbad000c)=0 fileno(0x7f30488651c0)=2 __freading(0x7f30488651c0,0,3328,0xfbad000c)=0 __freading(0x7f30488651c0,0,4,0xfbad000c)=0 fflush(0x7f30488651c0)=0 fclose(0x7f30488651c0)=0 exited(status0)

strace

strace 命令可以用于追蹤程序運行過程中的系統調用及信号。

通過上面的介紹，我們知道 ltrace 命令是用來追蹤函數調用的。strace 命令類似，但它追蹤的是系統調用。何為系統調用？簡單說就是我們可以通過系統調用與内核進行交互，完成我們想要的任務。

例如，如果我們想在屏幕上打印某些字符，可以使用 printf 或 puts 函數，而這兩個都是 libc 的庫函數，在更底層，他們都是調用 write 這個系統調用。

$strace-f/bin/pwd execve("/bin/pwd",["/bin/pwd"],[/*24vars*/])=0 brk(NULL)=0xbc9000 mmap(NULL,4096,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS,-1,0)=0x7f918ba69000 access("/etc/ld.so.preload",R_OK)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory) open("/etc/ld.so.cache",O_RDONLY|O_CLOEXEC)=3 fstat(3,{st_mode=S_IFREG|0644,st_size=38684,...})=0 mmap(NULL,38684,PROT_READ,MAP_PRIVATE,3,0)=0x7f918ba5f000 close(3)=0 open("/lib64/libc.so.6",O_RDONLY|O_CLOEXEC)=3 read(3,"\177ELF\2\1\1\3\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0>\0\1\0\0\0\20&\2\0\0\0\0\0"...,832)=832 fstat(3,{st_mode=S_IFREG|0755,st_size=2156160,...})=0 mmap(NULL,3985888,PROT_READ|PROT_EXEC,MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE,3,0)=0x7f918b47b000 mprotect(0x7f918b63e000,2097152,PROT_NONE)=0 mmap(0x7f918b83e000,24576,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE,3,0x1c3000)=0x7f918b83e000 mmap(0x7f918b844000,16864,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS,-1,0)=0x7f918b844000 close(3) ………… exitedwith0

hexdump

hexdump 命令用來查看二進制文件的 16 進制編碼，但實際它能查看任何文件，而不限于二進制文件。

一個二進制文件，如果你直接使用文本編輯器打開的話，将看到一堆亂碼。這時候，你就可以使用 hexdump 命令來查看它的内容了。

hexdump 的顯示格式是：左邊是字節序号，中間是文件的 16 進制編碼，如果是可打印字符的話就會顯示在右邊。

通過使用這個命令，我們就可以大概知道這個二進制文件裡面有什麼内容，後面要做什麼處理就比較方便了。

$hexdump-C/bin/pwd|head 000000007f454c46020101000000000000000000|.ELF............| 0000001002003e00010000001719400000000000|..>.......@.....| 000000204000000000000000507a000000000000|@.......Pz......| 000000300000000040003800090040001e001d00|....@.8...@.....| 0000004006000000050000004000000000000000|........@.......| 0000005040004000000000004000400000000000|@.@.....@.@.....| 00000060f801000000000000f801000000000000|................| 0000007008000000000000000300000004000000|................| 0000008038020000000000003802400000000000|8.......8.@.....| 0000009038024000000000001c00000000000000|8.@.............|

strings

strings 命令可以用來打印二進制文件中可顯示的字符。

什麼是可顯示字符？簡單說你在顯示器上看到的字符都是可顯示字符，比如：abcABC,.:。

我們知道，一個二進制文件裡面的内容很多是非顯示字符，所以無法直接用文本處理器打開。程序在被開發的時候，我們經常會加一些調試信息，比如：debug log, warn log, error log，等等。這些信息我們就可以使用 strings 命令看得到。

$strings/bin/pwd|head /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 libc.so.6 fflush strcpy __printf_chk readdir setlocale mbrtowc strncmp optind

readelf

readelf 一般用于查看 ELF 格式的文件信息。

ELF（Executable and Linkable Format）即可執行連接文件格式，是一種比較複雜的文件格式，但其應用廣泛。當你使用 file 命令發現某個文件是 ELF 文件時，你就可以使用 readelf 命令來讀取這個文件的信息。

$readelf-h/bin/pwd ELFHeader: Magic:7f454c46020101000000000000000000 Class:ELF64 Data:2'scomplement,littleendian Version:1(current) OS/ABI:UNIX-SystemV ABIVersion:0 Type:EXEC(Executablefile) Machine:AdvancedMicroDevicesX86-64 Version:0x1 Entrypointaddress:0x401917 Startofprogramheaders:64(bytesintofile) Startofsectionheaders:31312(bytesintofile) Flags:0x0 Sizeofthisheader:64(bytes) Sizeofprogramheaders:56(bytes) Numberofprogramheaders:9 Sizeofsectionheaders:64(bytes) Numberofsectionheaders:30 Sectionheaderstringtableindex:29

objdump

objdump是用查看目标文件或者可執行的目标文件的構成的GCC工具。

我們知道，程序在開發完成之後，需要經過編譯，才可以生成計算機可以識别的二進制文件。我們寫的代碼計算機不能直接執行，需要編譯成彙編程序，計算機才能依次執行。

objdump 命令可以讀取可執行文件，然後将彙編指令打印出來。所以如果你想看懂 objdump 的結果，你就需要有一些彙編基礎才可以。

$objdump-d/bin/pwd|head /bin/pwd:fileformatelf64-x86-64 Disassemblyofsection.init: 0000000000401350<.init>: 401350:4883ec08sub$0x8,%rsp 401354:488b056d5c2000mov0x205c6d(%rip),%rax#606fc8<__ctype_b_loc@plt 0x205878> 40135b:4885c0test%rax,%rax

nm

nm命令主要是列出目标文件的符号（說白了就是一些函數和全局變量等）。

如果你編譯出來的程序沒有經過 strip ，那麼 nm 命令可以挖掘出隐含在可執行文件中的重大秘密。它可以幫你列出文件中的變量及函數，這對于我們進行反向操作具有重大意義。

下面我們通過一小段簡單的程序來講解 nm 命令的用途。在編譯這個程序時，我們加上了 -g 選項，這個選項可以使編譯出來的文件包含更多有效信息。

$cathello.c #include<stdio.h> intmain(){ printf("Helloworld!"); return0; } $ $gcc-ghello.c-ohello $ $filehello hello:ELF64-bitLSBexecutable,x86-64,version1(SYSV),dynamicallylinked(usessharedlibs),forGNU/Linux2.6.32,BuildID[sha1]=3de46c8efb98bce4ad525d3328121568ba3d8a5d,notstripped $ $./hello Helloworld!$ $ $nmhello|tail 0000000000600e20d__JCR_END__ 0000000000600e20d__JCR_LIST__ 00000000004005b0T__libc_csu_fini 0000000000400540T__libc_csu_init U__libc_start_main@@GLIBC_2.2.5 000000000040051dTmain Uprintf@@GLIBC_2.2.5 0000000000400490tregister_tm_clones 0000000000400430T_start 0000000000601030D__TMC_END__ $

gdb

gdb 就是所謂的 GNU debugger。

gdb 大家或多或少都有聽說過。我們在使用一些 IDE 寫代碼的時候，可以進行打斷點、步進、查看變量值等方式調試，其實這些 IDE 底層調用的也是 gdb 。

對于 gdb 的用法，可以寫很多，本文就暫且不深入了。下面先演示一小段 gdb 最基礎的功能。

$gdb-q./hello Readingsymbolsfrom/home/flash/hello...done. (gdb)breakmain Breakpoint1at0x400521:filehello.c,line4. (gdb)infobreak NumTypeDispEnbAddressWhat 1breakpointkeepy0x0000000000400521inmainathello.c:4 (gdb)run Startingprogram:/home/flash/./hello Breakpoint1,main()athello.c:4 4printf("Helloworld!"); Missingseparatedebuginfos,use:debuginfo-installglibc-2.17-260.el7_6.6.x86_64 (gdb)bt #0main()athello.c:4 (gdb)c Continuing. Helloworld![Inferior1(process29620)exitednormally] (gdb)q $

小結

如果你在 Linux 下進行程序開發的時候，那麼你免不了跟二進制文件打交道。熟練使用以上介紹的 10 個命令，将會對你的工作産生很大的幫助。

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