二进制文件是我们几乎每天都需要打交道的文件类型，但很少人知道他们的工作原理。这里所讲的二进制文件，是指一些可执行文件，包括你天天要使用的 Linux 命令，也是二进制文件的一种。
Linux 系统给我们提供了非常多用于分析二进制文件的工具，不管你在 Linux 下从事的是何种工作，知道这些工具也会让你对你的系统更加了解。
在本文中，将介绍几种最常用的用于分析二进制文件的工具及命令，这些工具在大部分发行版里可以直接使用，如果不能直接用的话，可以自行安装。
file
file 命令用于分析文件的类型。
如果你需要分析二进制文件，可以首先使用 file 命令来切入。我们知道，在 Linux 下，一切皆文件，但并不是所有的文件都具有可执行性，我们还有各种各样的文件，比如：文本文件，管道文件，链接文件，socket文件，等等。
在对一个文件进行分析之前，我们可以首先使用 file 命令来分析它们的类型。当然除此之外，我们还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执行文件的依赖。
我们使用 file 命令来分析一个可执行文件的时候，有时候可以看到输出中有 dynamically linked 这样的字眼。这个是啥意思呢？
大部分程序，都会使用到第三方库，这样就可以不用重复造轮子，节约大量时间。最简单的，我们写C程序代码的话，肯定会使用到 libc 或者 glibc 库。当然，除此之外，还可能使用其它的库。
那我们在什么情况下需要分析程序的依赖库呢？有一个场景大家肯定经历过。你去你同事那边拷贝他写好的程序放到自己的环境下运行，有时候可能会跑不起来。当然跑不起来的原因可能很多，但其中一个原因可能就是缺少对应的依赖库。
这时候，ldd 就派上用场了。它可以分析程序需要一些什么依赖库，你只要把对应的库放在对应的位置就可以了。
$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的功能是能够跟踪进程的库函数调用。
我们可以使用 ldd 命令来找到程序的依赖库，但是，一个库里少则几个，多则几千个函数，怎么知道现在程序调用的是什么函数呢？
ltrace 命令就是用来做这个事的。在下面的例子里，我们可以看到程序调用的函数，以及传递进去的参数，同时你也可以看到函数调用的输出。
$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 命令可以用于追踪程序运行过程中的系统调用及信号。
通过上面的介绍，我们知道 ltrace 命令是用来追踪函数调用的。strace 命令类似，但它追踪的是系统调用。何为系统调用？简单说就是我们可以通过系统调用与内核进行交互，完成我们想要的任务。
例如，如果我们想在屏幕上打印某些字符，可以使用 printf 或 puts 函数，而这两个都是 libc 的库函数，在更底层，他们都是调用 write 这个系统调用。
$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 命令用来查看二进制文件的 16 进制编码，但实际它能查看任何文件，而不限于二进制文件。
一个二进制文件，如果你直接使用文本编辑器打开的话，将看到一堆乱码。这时候，你就可以使用 hexdump 命令来查看它的内容了。
hexdump 的显示格式是：左边是字节序号，中间是文件的 16 进制编码，如果是可打印字符的话就会显示在右边。
通过使用这个命令，我们就可以大概知道这个二进制文件里面有什么内容，后面要做什么处理就比较方便了。
$hexdump-C/bin/pwd|head
000000007f454c46020101000000000000000000|.ELF............|
0000001002003e00010000001719400000000000|..>.......@.....|
000000204000000000000000507a000000000000|@.......Pz......|
000000300000000040003800090040001e001d00|....@.8...@.....|
0000004006000000050000004000000000000000|........@.......|
0000005040004000000000004000400000000000|@.@.....@.@.....|
00000060f801000000000000f801000000000000|................|
0000007008000000000000000300000004000000|................|
0000008038020000000000003802400000000000|8.......8.@.....|
0000009038024000000000001c00000000000000|8.@.............|
strings
strings 命令可以用来打印二进制文件中可显示的字符。
什么是可显示字符？简单说你在显示器上看到的字符都是可显示字符，比如：abcABC,.:。
我们知道，一个二进制文件里面的内容很多是非显示字符，所以无法直接用文本处理器打开。程序在被开发的时候，我们经常会加一些调试信息，比如：debug log, warn log, error log，等等。这些信息我们就可以使用 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）即可执行连接文件格式，是一种比较复杂的文件格式，但其应用广泛。当你使用 file 命令发现某个文件是 ELF 文件时，你就可以使用 readelf 命令来读取这个文件的信息。
$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执行的目标文件的构成的GCC工具。
我们知道，程序在开发完成之后，需要经过编译，才可以生成计算机可以识别的二进制文件。我们写的代码计算机不能直接执行，需要编译成汇编程序，计算机才能依次执行。
objdump 命令可以读取可执行文件，然后将汇编指令打印出来。所以如果你想看懂 objdump 的结果，你就需要有一些汇编基础才可以。
$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（说白了就是一些函数和全局变量等）。
如果你编译出来的程序没有经过 strip ，那么 nm 命令可以挖掘出隐含在可执行文件中的重大秘密。它可以帮你列出文件中的变量及函数，这对于我们进行反向操作具有重大意义。
下面我们通过一小段简单的程序来讲解 nm 命令的用途。在编译这个程序时，我们加上了 -g 选项，这个选项可以使编译出来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 就是所谓的 GNU debugger。
gdb 大家或多或少都有听说过。我们在使用一些 IDE 写代码的时候，可以进行打断点、步进、查看变量值等方式调试，其实这些 IDE 底层调用的也是 gdb 。
对于 gdb 的用法，可以写很多，本文就暂且不深入了。下面先演示一小段 gdb 最基础的功能。
$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
$
小结
如果你在 Linux 下进行程序开发的时候，那么你免不了跟二进制文件打交道。熟练使用以上介绍的 10 个命令，将会对你的工作产生很大的帮助。
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