【ARM 嵌入式 编译系列 10 -- GCC 编译缩减可执行文件 elf 文件大小】

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GCC 如何缩减可执行文件size

在开发过程总，总是希望编译出来的可执行文件尽量小，因为这样可以节省更多的磁盘空间，那么有什么方法可以缩小可执行文件的大小的？

A: 通常我们会首先移除了debug信息，移除了符号表信息，同时我们还希望万一出事了，比如coredump了，我们能获取更多的信息。

Linux下是怎么解决这个矛盾的呢？
先看第一个问题，移除debug相关信息的影响。

测试代码

如下实现了测试代码，main 调用了 foo，foo 调用了 bar，其中bar故意访问了非法地址，为了引起 core dump。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>static int bar(void)
{char *p = NULL;printf("I am bar，I will core dump\n");printf("%s",p);*p =0x0;return 0;
}static int foo(void)
{int i ;printf("I am foo,I will call bar\n");bar();return 0;
}int main(void)
{printf("I am main, I wll can foo\n");foo();return 0;
}

先编译出一个 debug 版本来，然后我们看到可执行程序的大小为 17464 bytes.

gcc -g test.c -o test
ls -rtl test
-rwxrwxr-x 1 codingcos codingcos 17464  8月 14 09:43 test

再看下 section 信息：

readelf -S test
There are 37 section headers, starting at offset 0x3af8:Section Headers:[Nr] Name              Type             Address           OffsetSize              EntSize          Flags  Link  Info  Align[ 0]                   NULL             0000000000000000  000000000000000000000000  0000000000000000           0     0     0[ 1] .interp           PROGBITS         0000000000000318  00000318000000000000001c  0000000000000000   A       0     0     1[ 2] .note.gnu.pr[...] NOTE             0000000000000338  000003380000000000000030  0000000000000000   A       0     0     8[ 3] .note.gnu.bu[...] NOTE             0000000000000368  000003680000000000000024  0000000000000000   A       0     0     4[ 4] .note.ABI-tag     NOTE             000000000000038c  0000038c0000000000000020  0000000000000000   A       0     0     4[ 5] .gnu.hash         GNU_HASH         00000000000003b0  000003b00000000000000024  0000000000000000   A       6     0     8[ 6] .dynsym           DYNSYM           00000000000003d8  000003d800000000000000c0  0000000000000018   A       7     1     8[ 7] .dynstr           STRTAB           0000000000000498  000004980000000000000094  0000000000000000   A       0     0     1[ 8] .gnu.version      VERSYM           000000000000052c  0000052c0000000000000010  0000000000000002   A       6     0     2[ 9] .gnu.version_r    VERNEED          0000000000000540  000005400000000000000030  0000000000000000   A       7     1     8[10] .rela.dyn         RELA             0000000000000570  0000057000000000000000c0  0000000000000018   A       6     0     8[11] .rela.plt         RELA             0000000000000630  000006300000000000000030  0000000000000018  AI       6    24     8[12] .init             PROGBITS         0000000000001000  00001000000000000000001b  0000000000000000  AX       0     0     4[13] .plt              PROGBITS         0000000000001020  000010200000000000000030  0000000000000010  AX       0     0     16[14] .plt.got          PROGBITS         0000000000001050  000010500000000000000010  0000000000000010  AX       0     0     16[15] .plt.sec          PROGBITS         0000000000001060  000010600000000000000020  0000000000000010  AX       0     0     16[16] .text             PROGBITS         0000000000001080  000010800000000000000174  0000000000000000  AX       0     0     16[17] .fini             PROGBITS         00000000000011f4  000011f4000000000000000d  0000000000000000  AX       0     0     4[18] .rodata           PROGBITS         0000000000002000  000020000000000000000055  0000000000000000   A       0     0     4[19] .eh_frame_hdr     PROGBITS         0000000000002058  000020580000000000000044  0000000000000000   A       0     0     4[20] .eh_frame         PROGBITS         00000000000020a0  000020a000000000000000ec  0000000000000000   A       0     0     8[21] .init_array       INIT_ARRAY       0000000000003db0  00002db00000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8[22] .fini_array       FINI_ARRAY       0000000000003db8  00002db80000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8[23] .dynamic          DYNAMIC          0000000000003dc0  00002dc000000000000001f0  0000000000000010  WA       7     0     8[24] .got              PROGBITS         0000000000003fb0  00002fb00000000000000050  0000000000000008  WA       0     0     8[25] .data             PROGBITS         0000000000004000  000030000000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8[26] .bss              NOBITS           0000000000004010  000030100000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     1[27] .comment          PROGBITS         0000000000000000  00003010000000000000002b  0000000000000001  MS       0     0     1[28] .debug_aranges    PROGBITS         0000000000000000  0000303b0000000000000030  0000000000000000           0     0     1[29] .debug_info       PROGBITS         0000000000000000  0000306b000000000000011a  0000000000000000           0     0     1[30] .debug_abbrev     PROGBITS         0000000000000000  0000318500000000000000cd  0000000000000000           0     0     1[31] .debug_line       PROGBITS         0000000000000000  000032520000000000000076  0000000000000000           0     0     1[32] .debug_str        PROGBITS         0000000000000000  000032c800000000000000ea  0000000000000001  MS       0     0     1[33] .debug_line_str   PROGBITS         0000000000000000  000033b2000000000000003d  0000000000000001  MS       0     0     1[34] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  000033f000000000000003a8  0000000000000018          35    20     8[35] .strtab           STRTAB           0000000000000000  0000379800000000000001f5  0000000000000000           0     0     1[36] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  0000398d000000000000016a  0000000000000000           0     0     1
Key to Flags:W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), I (info),L (link order), O (extra OS processing required), G (group), T (TLS),C (compressed), x (unknown), o (OS specific), E (exclude),D (mbind), l (large), p (processor specific)

然后，我们用 strip 命令将 debug info 去除，指令如下：

strip --strip-debug test
ls -rtl test
-rwxrwxr-x 1 codingcos codingcos 15912   8月 14 09:43 test

可执行文件的大小从17464减小到了15912。

去除掉 debug info 的 test 和之前的 test 有什么区别呢? 我们看下去除后的 section 信息：

 readelf -S test
There are 31 section headers, starting at offset 0x3668:Section Headers:[Nr] Name              Type             Address           OffsetSize              EntSize          Flags  Link  Info  Align[ 0]                   NULL             0000000000000000  000000000000000000000000  0000000000000000           0     0     0[ 1] .interp           PROGBITS         0000000000000318  00000318000000000000001c  0000000000000000   A       0     0     1[ 2] .note.gnu.pr[...] NOTE             0000000000000338  000003380000000000000030  0000000000000000   A       0     0     8[ 3] .note.gnu.bu[...] NOTE             0000000000000368  000003680000000000000024  0000000000000000   A       0     0     4[ 4] .note.ABI-tag     NOTE             000000000000038c  0000038c0000000000000020  0000000000000000   A       0     0     4[ 5] .gnu.hash         GNU_HASH         00000000000003b0  000003b00000000000000024  0000000000000000   A       6     0     8[ 6] .dynsym           DYNSYM           00000000000003d8  000003d800000000000000c0  0000000000000018   A       7     1     8[ 7] .dynstr           STRTAB           0000000000000498  000004980000000000000094  0000000000000000   A       0     0     1[ 8] .gnu.version      VERSYM           000000000000052c  0000052c0000000000000010  0000000000000002   A       6     0     2[ 9] .gnu.version_r    VERNEED          0000000000000540  000005400000000000000030  0000000000000000   A       7     1     8[10] .rela.dyn         RELA             0000000000000570  0000057000000000000000c0  0000000000000018   A       6     0     8[11] .rela.plt         RELA             0000000000000630  000006300000000000000030  0000000000000018  AI       6    24     8[12] .init             PROGBITS         0000000000001000  00001000000000000000001b  0000000000000000  AX       0     0     4[13] .plt              PROGBITS         0000000000001020  000010200000000000000030  0000000000000010  AX       0     0     16[14] .plt.got          PROGBITS         0000000000001050  000010500000000000000010  0000000000000010  AX       0     0     16[15] .plt.sec          PROGBITS         0000000000001060  000010600000000000000020  0000000000000010  AX       0     0     16[16] .text             PROGBITS         0000000000001080  000010800000000000000174  0000000000000000  AX       0     0     16[17] .fini             PROGBITS         00000000000011f4  000011f4000000000000000d  0000000000000000  AX       0     0     4[18] .rodata           PROGBITS         0000000000002000  000020000000000000000055  0000000000000000   A       0     0     4[19] .eh_frame_hdr     PROGBITS         0000000000002058  000020580000000000000044  0000000000000000   A       0     0     4[20] .eh_frame         PROGBITS         00000000000020a0  000020a000000000000000ec  0000000000000000   A       0     0     8[21] .init_array       INIT_ARRAY       0000000000003db0  00002db00000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8[22] .fini_array       FINI_ARRAY       0000000000003db8  00002db80000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8[23] .dynamic          DYNAMIC          0000000000003dc0  00002dc000000000000001f0  0000000000000010  WA       7     0     8[24] .got              PROGBITS         0000000000003fb0  00002fb00000000000000050  0000000000000008  WA       0     0     8[25] .data             PROGBITS         0000000000004000  000030000000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8[26] .bss              NOBITS           0000000000004010  000030100000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     1[27] .comment          PROGBITS         0000000000000000  00003010000000000000002b  0000000000000001  MS       0     0     1[28] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  000030400000000000000330  0000000000000018          29    15     8[29] .strtab           STRTAB           0000000000000000  0000337000000000000001db  0000000000000000           0     0     1[30] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  0000354b000000000000011a  0000000000000000           0     0     1

我们可以看到.debug_aranges .debug_info .debug_abbrev .debug_line .debug_str .debug_line_str debug 相关的 section 都已经不在了，原来的 37个section减少到了31个 sections。

但是我们注意到.symtab .strtab .shstrtab 符号表信息 和 字符串信息还在。此外，可以通过nm命可以看到它们的具体信息这：

[09:53:16]shiqiang.zhu@selab-ThinkStation-P350 (*^~^*) ~/workbase/test> nm test
000000000000038c r __abi_tag
0000000000001169 t bar
0000000000004010 B __bss_start
0000000000004010 b completed.0w __cxa_finalize@GLIBC_2.2.5
0000000000004000 D __data_start
0000000000004000 W data_start
00000000000010b0 t deregister_tm_clones
0000000000001120 t __do_global_dtors_aux
0000000000003db8 d __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000004008 D __dso_handle
0000000000003dc0 d _DYNAMIC
0000000000004010 D _edata
0000000000004018 B _end
00000000000011f4 T _fini
00000000000011ae t foo
0000000000001160 t frame_dummy
0000000000003db0 d __frame_dummy_init_array_entry
0000000000002188 r __FRAME_END__
0000000000003fb0 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_w __gmon_start__
0000000000002058 r __GNU_EH_FRAME_HDR
0000000000001000 T _init
0000000000002000 R _IO_stdin_usedw _ITM_deregisterTMCloneTablew _ITM_registerTMCloneTableU __libc_start_main@GLIBC_2.34
00000000000011d1 T mainU printf@GLIBC_2.2.5U puts@GLIBC_2.2.5
00000000000010e0 t register_tm_clones
0000000000001080 T _start
0000000000004010 D __TMC_END__

此时如果执行这个 test 可执行程序，会产生coredump文件，如果使用gdb调试coredump文件的时候，我们可以打印出堆栈信息，因为符号表还在。

在往下进行之前我们先学习一个命令： ulimit ：
ulimit 是 如 Linux 中用于控制shell和其创建的进程可以使用的系统资源。

• ulimit -c选项则用于设置核心文件（core dump）的最大大小。当一个程序奔溃时，操作系统可以将程序的内存内容和一些调试信息保存到一个核心文件中，以便开发者可以查看这些信息来调试程序。这个文件通常被称为core dump。

使用ulimit -c命令可以查询或设置 core文件的最大大小。例如：

• ulimit -c：查询当前core文件的最大大小。如果返回的是0，那么表示不会生成core文件;
• ulimit -c unlimited：设置core文件的最大大小为无限，即允许core文件的大小不受限制。

注意： ulimit -c 设置的限制仅对当前shell及其子进程有效，不会影响到其他shell或全局设置。在一些系统中，为了安全考虑，默认可能不启用 core dump，即使你使用ulimit -c unlimited也不会生成 core文件。在这种情况下，你可能需要修改系统的核心设置或其他配置来启用core dump。

1）使用ulimit -c查看core dump是否打开。如果结果为0，则表示此功能处于关闭状态，不会生成core文件, 执行 ulimit -c 1024
2）修改/etc/sysctl.conf文件【sudo vi /etc/sysctl.conf】，添加需要保存的路径【kernel.core_pattern = /tmp/corefile/core.%e.%t】
3）输入 sudo sysctl -p /etc/sysctl.conf 命令即刻生效

由于 symtab .strtab .shstrtab 符号表信息 和 字符串信息还在，我们仍然可以使用 gdb 进行调试：

ulimit -c unlimited or ulimit -c 1024gdb -c /tmp/corefile/core.test.1691982639.1098584 test
Core was generated by `./test'.
Program terminated with signal SIGSEGV, Segmentation fault.
#0  0x0000560eb28091ab in bar () at test.c:10
10          *p =0x0;
(gdb) bt
#0  0x0000560eb28091ab in bar () at test.c:10
#1  0x0000560eb28091d1 in foo () at test.c:19
#2  0x0000560eb28091f4 in main () at test.c:27
(gdb)

虽然 debug 相关section已经去除，但是还有符号表信息，一旦出了core dump还可以进行debug。大部分的发行版的程序都会将符号表信息删除。如果符号表与可执行程序完全隔离，那将是一种什么样的情况的？请见下篇文章。

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