开发中的辅助工具

1 什么是开发环境

• 构建环境
  
  • 代码编写，程序编译，版本控制（可选）
• 调试环境
  
  • 用于定位问题的辅助工具集
• 测试环境
  
  • 用于验证目标程序是否满足用户的显性需求和隐性需求

嵌入式开发中的时间分配：

• 代码编写及目标构建（20%）
• 测试，调试，bug修复（80%）

问题：如何提高开发效率？

• 工欲善其事，必先利其器

2 开发中的辅助工具

• GNU为GCC提供了配套的辅助工具集（Binutils）
• Binutils官网

3 addr2line

• 将指定地址转换为对应的文件名和行号（只能转换函数内的地址而不能是全局变量的地址）
• 常用于分析和定位内存访问错误的问题

addr2line示例：定位0地址访问

• 开启core dump
  
  • ulimit -c unlimited
• 运行程序，并生成崩溃时的core文件
  
  • 执行程序崩溃的测试用例
• 读取core文件，获取IP寄存器的值（0x08048000）
  
  • dmesg core
• 使用addr2line定位代码行
  
  • addr2line 0x08048000 -f -e test.out（-f：显示函数名，-e：指定文件）

4 strip

• 剔除程序文件中的调试信息，减少目标程序的大小
• 一般在程序发布前都需要将调试信息剔除
• 过多的调试信息可能影响程序的执行效率
• strip test.out

注意事项

• 几乎所有的调试工具都依赖目标文件中的调试信息
• 调试信息的运用能够快速定位问题
• 使用gcc编译程序时使用-g选项生成调试信息
• 发布程序时再考虑是否使用strip剔除调试信息

5 ar

• 打包目标文件
  
  • ar crs libname.a x.o y.o（ar的c参数表示创建一个档案文件，r参数指示将文件增加到所创建的库中，s参数是为了生成库索引以提高库被链接时的效率）
• 解压目标文件
  
  • ar x libname.a

6 nm

• 列出目标文件中的标识符（变量名、函数名）
• 输出结构由三部分组成：｛地址、段、标识符｝
• nm在编译时不需要加-g选项

段标识说明

int* g_pointer;int a;char c;void func(void){    *g_pointer = (int)"hello, lemon";}执行如下命令：gcc -g -c func.cnm fun.o运行结果如下：00000004 C a（对于段标识为C来说，4指的是所占内存的字节数，如下同理）00000001 C c00000000 T func00000004 C g_pointer

关于nm的疑问

代码如下：#include <stdio.h>int main(void){    printf("All is well...\n");    return 0;}执行如下命令：gcc -c test.c -o test.onm test.onm的结果如下：00000000 T main         U putsprintf函数怎么变成了puts函数呢？这里发生了什么呢？执行的命令如下：gcc test.c -o test.outnm test.outnm的结果如下：0804a020 B __bss_start0804a020 b completed.68770804a018 D __data_start0804a018 W data_start08048360 t deregister_tm_clones080483d0 t __do_global_dtors_aux08049f0c t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry0804a01c D __dso_handle08049f14 d _DYNAMIC0804a020 D _edata0804a024 B _end080484c4 T _fini080484d8 R _fp_hw080483f0 t frame_dummy08049f08 t __frame_dummy_init_array_entry080485d4 r __FRAME_END__0804a000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_         w __gmon_start__080482b0 T _init08049f0c t __init_array_end08049f08 t __init_array_start080484dc R _IO_stdin_used         w _ITM_deregisterTMCloneTable         w _ITM_registerTMCloneTable08049f10 d __JCR_END__08049f10 d __JCR_LIST__         w _Jv_RegisterClasses080484c0 T __libc_csu_fini08048450 T __libc_csu_init         U __libc_start_main@@GLIBC_2.00804841b T main         U puts@@GLIBC_2.008048390 t register_tm_clones08048320 T _start0804a020 D __TMC_END__08048350 T __x86.get_pc_thunk.bx已经完成了链接工作，为什么还有这么多未定义的标识符呢？

7 objdump

• 反汇编目标文件，查看汇编到源码的映射

  • objdump -d func.o（不需要包含调试信息）
  • objdump -S func.o（需要包含调试信息）

• 查看目标文件中的详细信息

  • objdump -h test.out

• objdump -h输出说明

可执行程序是如何加载到内存中的？
三个重要的概念：虚存地址（VMA）、加载地址（LMA）、运行地址

桌面环境 ：test.out（可执行文件），执行test.out会为其创建一个进程。首先会分配虚存，然后将相应的段加载到段所对应的虚存地址，这个虚存地址是在编译时确定的。这个虚存地址也就是加载目标地址，是终点的地址，简称加载地址。 最后执行应用程序。运行地址是指实地址。

嵌入式环境：源代码交叉编译得到test.bin，然后烧写到device的flash中。当flash为nandflash时，由于nand flash 只能存储代码不能执行代码，所以需要将代码从flash加载到ram中。 从flash的地址将代码拷贝到ram中，这个地址就叫加载地址，指的是起点。vma不等于lma ，这里的运行地址为实地址；当flash为norflash时， 代码可以直接在norflash中执行， 加载地址就是运行地址，虚存地址可能没有。

8 size

• 获取目标文件中的所有段大小（单位为byte）
  
  • size test.out

9 strings

• 获取目标文件中的所有字符串常量
  
  • strings test.out