标签：des style http color 使用 os io 文件
翻译说明：这是一个日本人写的用户态下的函数tracer, 我们知道系统调用可以用strace, 库调用可以使用ltrace, 但是linux下竟然没有一个比较有名的用户程序的tracer, 这真是比较奇怪。目前这个工具只支持x86架构，arm之类的嵌入式环境不支持。以后有时候自己写一个tracer。
原文来自： http://binary.nahi.to/hogetrace/
tracef是、面向Linux的「函数调用追踪器」。 和一般在Linux发行版使用的ltrace相类似、但是其有下面的特征和不同点。
根据上述的这些特征、
等等，都可以灵活利用该工具。但是遗憾的是，函数调用时参数的信息没有ltrace那么详细，用于调试还比较困难。目前我手头上的用C++写的比较大的执行文件(.text的大小约为5MB、text/weak的symbol数量是2万左右、进程/线程数量有几十个)的解析都没有什么问题。
如果解析对象没有被strip，就不需要再编译。只要是能使用gdb来调试的可执行文件、也能用tracef来跟踪。除了作为解析対象的可执行文件所包含的「自身函数」的调用以外、如ltrace表示的内容那样、库函数的调用状况也在某种程度上可以表示（命令行选项可以选项是否表示）。
tracef和、ltrace/strace、或gdb一样、通过使用Linux kernel的ptrace(2)系统调用、从别的进程来观察作为解析対象的程序，并显观察状况。
例如要追踪下面的程序的话、
#include <stdio.h> void my_func_2() { puts("hello, world!"); } void my_func_1() { my_func_2(); } int main(int argc, char** argv) { my_func_1(); fflush(stdout); return 0; }
結果如下所示。
$ gcc -g -o hello hello.c $ tracef --plt --line-numbers --call-tree hello [pid 30126] +++ process 30126 attached (ppid 30125) +++ [pid 30126] === symbols loaded: ‘./hello‘ === [pid 30126] ==> _start() at 0x08048300 [pid 30126] ==> __libc_start_main@plt() at 0x080482cc [pid 30126] ==> __libc_csu_init() at 0x08048440 [pid 30126] ==> _init() at 0x08048294 [pid 30126] ==> call_gmon_start() at 0x08048324 [pid 30126] <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30126] ==> frame_dummy() at 0x080483b0 [pid 30126] <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30126] ==> __do_global_ctors_aux() at 0x080484b0 [pid 30126] <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30126] <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30126] <== __libc_csu_init() [eax = 0x8049514] [pid 30126] ==> main() at 0x080483f5 [/home/sato/tracef/sample/hello.c:14] [pid 30126] ==> my_func_1() at 0x080483e8 [/home/sato/tracef/sample/hello.c:9] [pid 30126] ==> my_func_2() at 0x080483d4 [/home/sato/tracef/sample/hello.c:4] [pid 30126] ==> puts@plt() at 0x080482ec [pid 30126] <== puts@plt() [eax = 0xe] [pid 30126] <== my_func_2() [eax = 0xe] [pid 30126] <== my_func_1() [eax = 0xe] [pid 30126] ==> fflush@plt() at 0x080482dc hello, world! [pid 30126] <== fflush@plt() [eax = 0x0] [pid 30126] <== main() [eax = 0x0] [pid 30126] ==> _fini() at 0x080484d8 [pid 30126] ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048350 [pid 30126] <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30126] <== _fini() [eax = 0x0] [pid 30126] +++ process 30126 detached (ppid 30125) +++ tracef: done
main()调用my_func_1()、my_func_1()调用my_func_2()的过程被显示。另外、 定义这些函数的源文件名也会显示。
这次因为追加了--synthetic选项、puts@plt() 等、DSO里的函数调用也能追踪到。不使用--synthetic 选项的话、仅仅是单纯的追踪程序自身的函数。根据不同的选项，函数的参数的简单的信息也能表示。
需要额外的libdwarf包。
$ tar xvzf tracef-0.1.tar.gz $ cd tracef-0.1 $ ./configure $ cd src $ make
make结果生成的 src/tracef 就是追踪器。这个二进制文件(tracef)、不安装在/usr/local/bin 下也可以、放在自己想放的地方、单独执行也没有问题。这里准备了一些测试用例 sample/用于测试结果。
$ cd ../sample $ ./sample.sh
执行sample.sh后、会编译并链接若干程序，这些程序被tracef解析的结果会放在sample/logs/下。
解析对象没有被strip的话就不需要重新编译。gdb能解析的二进制就不需要重新编译。
另外、解析対象是有用 -g 编译的话、输出的信息就会增多。例如行号的信息、参数信息都能输出。解析対象は、最好是用-O0 编译的、但这不是必须的。被优化的场合下、一部分的函数调用可能无法被检测出来。
被strip后的二进制的话，就算被追踪了tracef也不会异常退出，但不会输出任何解析結果。
是否被strip、可以使用file命令来确认输出 "stripped" "not stipped"的哪一个。或是用 readelf -S 命令来判断二进制文件是否存在.symtab 段。 下面的例子的话a.out就没有被strip。
$ file a.out a.out: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.9, not stripped $ readelf -S a.out | grep ‘\.symtab‘ [40] .symtab SYMTAB 00000000 5d20b4 00d4d0 10 41 1056 4
另外、因为/lib/lib*.a 或 /usr/lib/lib*.a 文件 包含.symtab、如果链接这些 lib*.a 文件的话，这些文件里包含的函数也变成追踪的対象。不希望追踪这些函数的话，请不要使用.a 文件而是链接到 .so上。
程序用 gcc -g编译时就会包含调试信息、追踪结果里就能够包含定义该函数的源文件名、行编号。另外，一部分函数的参数信息也能表示。。程序是否是用-g (或 -ggdb 或 -g3 等等)编译的 、可以用readelf -S 命令确认。如果 有.debug_* 这些段名的话就是用 -g 编译的。
$ readelf -S a.out | grep ‘\.debug_‘ [29] .debug_aranges PROGBITS 00000000 0cb8a6 002aa8 00 0 0 1 [30] .debug_pubnames PROGBITS 00000000 0ce34e 02d72c 00 0 0 1 [31] .debug_info PROGBITS 00000000 0fba7a 1670e5 00 0 0 1 (略)
其他一些细微之处:
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int main() { if (fork() == 0) { printf("hello world\n"); return 1; } return 0; }
用tracef解析以上程序的话会输出如下结果。fork后的进程自动开始解析。 --ff 选项可以把每个进程/线程的结果输出到Log文件。
$ ../src/tracef --synthetic -flATu ./fork [pid 30133] 13:56:14.041015 +++ process 30133 attached (ppid 30132) +++ [pid 30133] 13:56:14.065944 === symbols loaded: ‘./fork‘ === [pid 30133] 13:56:14.086854 ==> _start() at 0x080482e0 [pid 30133] 13:56:14.103301 ==> __libc_start_main@plt() at 0x080482a4 [pid 30133] 13:56:14.120804 ==> __libc_csu_init() at 0x08048410 [pid 30133] 13:56:14.142981 ==> _init() at 0x0804826c [pid 30133] 13:56:14.167027 ==> call_gmon_start() at 0x08048304 [pid 30133] 13:56:14.198099 <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30133] 13:56:14.228514 ==> frame_dummy() at 0x08048390 [pid 30133] 13:56:14.256405 <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30133] 13:56:14.287810 ==> __do_global_ctors_aux() at 0x08048480 [pid 30133] 13:56:14.316187 <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30133] 13:56:14.346243 <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30133] 13:56:14.373957 <== __libc_csu_init() [eax = 0x80494e0] [pid 30133] 13:56:14.400881 ==> main() at 0x080483b4 [/home/sato/tracef/sample/fork.c:6] [pid 30133] 13:56:14.424637 ==> fork@plt() at 0x080482c4 [pid 30134] 13:56:14.440226 +++ process 30134 attached (ppid 30133) +++ [pid 30134] 13:56:14.444849 <== fork@plt() [eax = 0x0] [pid 30134] 13:56:14.455462 ==> puts@plt() at 0x080482b4 hello world [pid 30134] 13:56:14.468085 <== puts@plt() [eax = 0xc] [pid 30134] 13:56:14.495761 <== main() [eax = 0x1] [pid 30134] 13:56:14.519362 ==> _fini() at 0x080484a8 [pid 30134] 13:56:14.539950 ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048330 [pid 30134] 13:56:14.566927 <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30134] 13:56:14.592884 <== _fini() [eax = 0x0] [pid 30134] 13:56:14.616904 +++ process 30134 detached (ppid 30133) +++ [pid 30133] 13:56:14.625031 <== fork@plt() [eax = 0x75b6] [pid 30133] 13:56:14.652768 --- SIGCHLD received (#17 Child exited) --- [pid 30133] 13:56:14.660887 <== main() [eax = 0x0] [pid 30133] 13:56:14.685255 ==> _fini() at 0x080484a8 [pid 30133] 13:56:14.701960 ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048330 [pid 30133] 13:56:14.726249 <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30133] 13:56:14.755024 <== _fini() [eax = 0x0] [pid 30133] 13:56:14.781833 +++ process 30133 detached (ppid 30132) +++
自分自身をexecすることで足し算という処理を進めていくプログラムを書いてみました (元ネタは何だっけな...BinaryHacks? 思い出せない)。 $ ./exec 0 5 のように起動すると、見えないところでexecve(2)を繰り返して 5+4+3+2+1 を計算し、結果を出力します。argv[1]が累積変数です。
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> int main(int argc, char** argv) { if (argc != 3) return 0; /* usage: ./a.out 0 N */ int accum = atoi(argv[1]); int n = atoi(argv[2]); if (n == 0) { printf("answer: %d\n", accum); return accum; } char p[32] = {0}, q[32] = {0}; snprintf(p, 31, "%d", accum + n); snprintf(q, 31, "%d", n - 1); execlp("/proc/self/exe", "exe", p, q, NULL); return -1; }
...プログラムの内容はともかく、execve(2) するようなプログラムであっても、きちんとトレースを継続できていることが下記で確認できます。
$ ../src/tracef --synthetic -flATuv ./exec 0 5 [pid 30137] 13:59:40.506880 +++ process 30137 attached (ppid 30136) +++ [pid 30137] 13:59:40.516425 === symbols loaded: ‘./exec‘ === [pid 30137] 13:59:40.523785 ==> _start() at 0x08048340 [pid 30137] 13:59:40.526590 ==> __libc_start_main@plt() at 0x080482e4 [pid 30137] 13:59:40.528794 ==> __libc_csu_init() at 0x08048550 [pid 30137] 13:59:40.533544 ==> _init() at 0x080482ac [pid 30137] 13:59:40.536994 ==> call_gmon_start() at 0x08048364 [pid 30137] 13:59:40.540511 <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:40.545888 ==> frame_dummy() at 0x080483f0 [pid 30137] 13:59:40.549673 <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:40.560435 ==> __do_global_ctors_aux() at 0x080485c0 [pid 30137] 13:59:40.585169 <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30137] 13:59:40.618919 <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30137] 13:59:40.648524 <== __libc_csu_init() [eax = 0x8049638] [pid 30137] 13:59:40.674937 ==> main(int argc <3>, POINTER argv <0xbff88a44>) at 0x08048414 [/home/sato/tracef/sample/exec.c:6] [pid 30137] 13:59:40.718245 ==> atoi@plt() at 0x08048314 [pid 30137] 13:59:40.744948 <== atoi@plt() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:40.770063 ==> atoi@plt() at 0x08048314 [pid 30137] 13:59:40.793048 <== atoi@plt() [eax = 0x5] [pid 30137] 13:59:40.819975 ==> snprintf@plt() at 0x08048324 [pid 30137] 13:59:40.843943 <== snprintf@plt() [eax = 0x1] [pid 30137] 13:59:40.873277 ==> snprintf@plt() at 0x08048324 [pid 30137] 13:59:40.898579 <== snprintf@plt() [eax = 0x1] [pid 30137] 13:59:40.923149 ==> execlp@plt() at 0x080482f4 [pid 30137] 13:59:40.947893 === execve(2) called. reloading symbols... === [pid 30137] 13:59:40.962784 === symbols loaded: ‘exe‘ === [pid 30137] 13:59:40.977023 ==> _start() at 0x08048340 ... [pid 30137] 13:59:42.522945 ==> execlp@plt() at 0x080482f4 [pid 30137] 13:59:42.546478 === execve(2) called. reloading symbols... === [pid 30137] 13:59:42.556684 === symbols loaded: ‘exe‘ === [pid 30137] 13:59:42.568359 ==> _start() at 0x08048340 [pid 30137] 13:59:42.580952 ==> __libc_start_main@plt() at 0x080482e4 [pid 30137] 13:59:42.594888 ==> __libc_csu_init() at 0x08048550 [pid 30137] 13:59:42.607220 ==> _init() at 0x080482ac [pid 30137] 13:59:42.616299 ==> call_gmon_start() at 0x08048364 [pid 30137] 13:59:42.625258 <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:42.643251 ==> frame_dummy() at 0x080483f0 [pid 30137] 13:59:42.654002 <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:42.664041 ==> __do_global_ctors_aux() at 0x080485c0 [pid 30137] 13:59:42.673053 <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30137] 13:59:42.688869 <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30137] 13:59:42.697093 <== __libc_csu_init() [eax = 0x8049638] [pid 30137] 13:59:42.706019 ==> main(int argc <3>, POINTER argv <0xbf966364>) at 0x08048414 [/home/sato/tracef/sample/exec.c:6] [pid 30137] 13:59:42.719013 ==> atoi@plt() at 0x08048314 [pid 30137] 13:59:42.726840 <== atoi@plt() [eax = 0xf] [pid 30137] 13:59:42.731108 ==> atoi@plt() at 0x08048314 [pid 30137] 13:59:42.735355 <== atoi@plt() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:42.738764 ==> printf@plt() at 0x08048304 answer: 15 [pid 30137] 13:59:42.745753 <== printf@plt() [eax = 0xb] [pid 30137] 13:59:42.749255 <== main() [eax = 0xf] [pid 30137] 13:59:42.752250 ==> _fini() at 0x080485e8 [pid 30137] 13:59:42.755001 ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048390 [pid 30137] 13:59:42.758079 <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:42.767404 <== _fini() [eax = 0x0] [pid 30137] 13:59:42.780894 +++ process 30137 detached (ppid 30136) +++
末尾再帰で足し算を行うプログラムです。最適化の有無でトレースの出力が変化します。 このほか、tar.gzの中には 相互再帰 (mutual recursion) を行うサンプルも含まれています。
#include <stdio.h> int sum(int n) { return n == 0 ? 0 : n + sum(n - 1); } int main() { int s = sum(10); printf("sum(10) = %d\n", s); return s; }
まず最適化のかかっていない実行ファイルのトレース結果から。再帰呼び出しの様子がわかりやすく出力されています。
$ ../src/tracef -lATv ./recursion [pid 30102] +++ process 30102 attached (ppid 30101) +++ [pid 30102] === symbols loaded: ‘./recursion‘ === [pid 30102] ==> _start() at 0x080482b0 [pid 30102] ==> __libc_csu_init() at 0x08048410 [pid 30102] ==> _init() at 0x08048250 [pid 30102] ==> call_gmon_start() at 0x080482d4 [pid 30102] <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30102] ==> frame_dummy() at 0x08048360 [pid 30102] <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30102] ==> __do_global_ctors_aux() at 0x08048480 [pid 30102] <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30102] <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30102] <== __libc_csu_init() [eax = 0x80494e4] [pid 30102] ==> main() at 0x080483b4 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:9] [pid 30102] ==> sum(int n <10>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <9>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <8>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <7>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <6>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <5>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <4>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <3>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <2>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <1>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] ==> sum(int n <0>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x0] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x1] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x3] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x6] [pid 30102] <== sum() [eax = 0xa] [pid 30102] <== sum() [eax = 0xf] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x15] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x1c] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x24] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x2d] [pid 30102] <== sum() [eax = 0x37] [pid 30102] <== main() [eax = 0x37] [pid 30102] ==> _fini() at 0x080484a8 [pid 30102] ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048300 [pid 30102] <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30102] <== _fini() [eax = 0x0] sum(10) = 55 [pid 30102] +++ process 30102 detached (ppid 30101) +++
次に最適化あり (gcc -O1 -foptimize-sibling-calls) の場合の出力です。関数呼び出し sum(10); の中で行われているはずの足し算の様子が見えなくなりました。というわけで、最適化されたバイナリを相手にするときは少し注意が要ります。逆に、最適化がどう効いたかを調べるのにtracefを使うことも可能です。
$ ../src/tracef -lATv ./recursion_opt [pid 30104] +++ process 30104 attached (ppid 30103) +++ [pid 30104] === symbols loaded: ‘./recursion_opt‘ === [pid 30104] ==> _start() at 0x080482b0 [pid 30104] ==> __libc_csu_init() at 0x080483f0 [pid 30104] ==> _init() at 0x08048250 [pid 30104] ==> call_gmon_start() at 0x080482d4 [pid 30104] <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30104] ==> frame_dummy() at 0x08048360 [pid 30104] <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30104] ==> __do_global_ctors_aux() at 0x08048460 [pid 30104] <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30104] <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30104] <== __libc_csu_init() [eax = 0x80494c4] [pid 30104] ==> main() at 0x0804839c [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:9] [pid 30104] ==> sum(int n <10>) at 0x08048384 [/home/sato/tracef/sample/recursion.c:4] [pid 30104] <== sum() [eax = 0x37] [pid 30104] <== main() [eax = 0x37] [pid 30104] ==> _fini() at 0x08048488 [pid 30104] ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048300 [pid 30104] <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30104] <== _fini() [eax = 0x0] sum(10) = 55 [pid 30104] +++ process 30104 detached (ppid 30103) +++
pthreadを使ったプログラムの解析も問題なく可能です。
#include <stdio.h> #include <pthread.h> void* thread_entry(void* p) { printf("pthread_self()=%lu\n", pthread_self()); return NULL; } int main() { pthread_t t; pthread_create(&t, NULL, thread_entry, 0); pthread_join(t, NULL); return 0; }
tracefでいうスレッドのIDは、$ ps -L で出力される "LWP" の数字や、スレッドを生成した親プロセスの /proc/pid/task/ 以下に現れる数字と同じものです。pthread_self() で得られる unsigned long int値とは別物です。混乱しがちな点なので念のため。
$ ../src/tracef --synthetic -flT ./thread [pid 30154] +++ process 30154 attached (ppid 30153) +++ [pid 30154] === symbols loaded: ‘./thread‘ === [pid 30154] ==> _start() at 0x080483c0 [pid 30154] ==> __libc_start_main@plt() at 0x08048380 [pid 30154] ==> __libc_csu_init() at 0x08048520 [pid 30154] ==> _init() at 0x08048338 [pid 30154] ==> call_gmon_start() at 0x080483e4 [pid 30154] <== call_gmon_start() [eax = 0x0] [pid 30154] ==> frame_dummy() at 0x08048470 [pid 30154] <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30154] ==> __do_global_ctors_aux() at 0x08048590 [pid 30154] <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30154] <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30154] <== __libc_csu_init() [eax = 0x80495f8] [pid 30154] ==> main() at 0x080484b6 [/home/sato/tracef/sample/thread.c:11] [pid 30154] ==> pthread_create@plt() at 0x080483a0 [pid 30155] +++ thread 30155 attached (ppid 30154) +++ [pid 30154] <== pthread_create@plt() [eax = 0x0] [pid 30154] ==> pthread_join@plt() at 0x08048360 [pid 30155] ==> thread_entry() at 0x08048494 [/home/sato/tracef/sample/thread.c:5] [pid 30155] ==> pthread_self@plt() at 0x080483b0 [pid 30155] <== pthread_self@plt() [eax = 0xb7efcb90] [pid 30155] ==> printf@plt() at 0x08048390 pthread_self()=3085945744 [pid 30155] <== printf@plt() [eax = 0x1a] [pid 30155] <== thread_entry() [eax = 0x0] [pid 30154] <== pthread_join@plt() [eax = 0x0] [pid 30154] <== main() [eax = 0x0] [pid 30154] ==> _fini() at 0x080485b8 [pid 30154] ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048410 [pid 30154] <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30154] <== _fini() [eax = 0x0] [pid 30155] +++ thread 30155 detached (ppid 30154) +++ [pid 30154] +++ process 30154 detached (ppid 30153) +++ tracef: done
例外がthrowされて、スタックが巻き戻る例です。
#include <stdio.h> int c(int i) { if (i == 0) throw 0xff; return c(--i); } void b() { c(3); } int a() { try { b(); } catch(int& e) { return e; } return 0; } int main() { return a(); }
c()が引数 i = 0 で呼ばれたタイミングで例外がスロー(__cxa_throw@plt)され、a()までスタックが巻戻った ことがわかります。a()が0xffをリターンしていることもきちんと表示できています。C++なシンボルのdemangleもできています。
$ ../src/tracef --synthetic -flT ./thread [pid 30110] +++ process 30110 attached (ppid 30109) +++ [pid 30110] === symbols loaded: ‘./throw‘ === [pid 30110] ==> _start() at 0x080484d0 [pid 30110] ==> __libc_start_main@plt() at 0x08048458 [pid 30110] ==> __libc_csu_init() at 0x08048680 [pid 30110] ==> _init() at 0x08048420 [pid 30110] ==> call_gmon_start() at 0x080484f4 [pid 30110] <== call_gmon_start() [eax = 0x2e75d4] [pid 30110] ==> frame_dummy() at 0x08048580 [pid 30110] <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 30110] ==> __do_global_ctors_aux() at 0x080486f0 [pid 30110] <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 30110] <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 30110] <== __libc_csu_init() [eax = 0x804982c] [pid 30110] ==> main() at 0x0804864c [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:26] [pid 30110] ==> a()() at 0x08048604 [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:16] [pid 30110] ==> b()() at 0x080485f0 [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:11] [pid 30110] ==> c(int)(int i <3>) at 0x080485a4 [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:5] [pid 30110] ==> c(int)(int i <2>) at 0x080485a4 [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:5] [pid 30110] ==> c(int)(int i <1>) at 0x080485a4 [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:5] [pid 30110] ==> c(int)(int i <0>) at 0x080485a4 [/home/sato/tracef/sample/throw.cpp:5] [pid 30110] ==> __cxa_allocate_exception@plt() at 0x08048468 [pid 30110] <== __cxa_allocate_exception@plt() [eax = 0x9e70058] [pid 30110] ==> __cxa_throw@plt() at 0x08048478 [pid 30110] ==> __gxx_personality_v0@plt() at 0x080484a8 [pid 30110] <== __gxx_personality_v0@plt() [eax = 0x8] ... [pid 30110] ==> __gxx_personality_v0@plt() at 0x080484a8 [pid 30110] <== __gxx_personality_v0@plt() [eax = 0x7] [pid 30110] ==> __cxa_begin_catch@plt() at 0x08048498 [pid 30110] <== __cxa_begin_catch@plt() [eax = 0x9e70058] [pid 30110] ==> __cxa_end_catch@plt() at 0x08048488 [pid 30110] <== __cxa_end_catch@plt() [eax = 0x0] [pid 30110] <== a()() [eax = 0xff] [pid 30110] <== main() [eax = 0xff] [pid 30110] ==> _fini() at 0x08048718 [pid 30110] ==> __do_global_dtors_aux() at 0x08048520 [pid 30110] <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 30110] <== _fini() [eax = 0x0] [pid 30110] +++ process 30110 detached (ppid 30109) +++
main関数が呼ばれるまでにどんな関数が呼ばれるか観察できます
#include <cstdio> #include <cstddef> // mainの前に呼ばれる関数3つ int foo() { return 1; } int g = foo(); struct bar { bar() {} ~bar() throw() {} } g2; __attribute__((constructor)) void baz() {} // mainの前で初期化される変数value template<const char* S, std::size_t L, std::size_t N = 0> struct strSum_ { static const unsigned long value; }; template<const char* S, std::size_t L, std::size_t N> const unsigned long strSum_<S, L, N>::value = S[N] + strSum_<S, L, N + 1>::value; // XXX: runtime computation template<const char* S, std::size_t L> struct strSum_<S, L, L> { static const unsigned long value = 0; }; // http://www.thescripts.com/forum/thread156880.html template<typename T, std::size_t L> char (&lengthof_helper_(T(&)[L]))[L]; #define LENGTHOF(array) sizeof(lengthof_helper_(array)) extern const char s[] = "C++0x"; // external linkage int main() { return (int) strSum_<s, LENGTHOF(s) - 1>::value; }
foo(), bar(), baz() 関数が、 main()の前に呼ばれる筈で、これらはきちんとトレースできています。メンバ変数valueの初期化もランタイムに起きます（コンパイル時計算になっていません。よくないコードですので真似しないでください ^^;）が、こちらは関数呼び出しによって初期化されるわけではないので残念ながらトレースできていません。
$ ../src/tracef --plt -ClAT ./before_main2 [pid 17098] +++ process 17098 attached (ppid 17097) +++ [pid 17098] === symbols loaded: ‘./before_main2‘ === [pid 17098] ==> _start() at 0x08048370 [pid 17098] ==> __libc_start_main@plt() at 0x08048358 [pid 17098] ==> __libc_csu_init() at 0x080485f0 [pid 17098] ==> _init() at 0x08048310 [pid 17098] ==> call_gmon_start() at 0x08048394 [pid 17098] <== call_gmon_start() [eax = 0x2e75d4] [pid 17098] ==> frame_dummy() at 0x08048420 [pid 17098] <== frame_dummy() [eax = 0x0] [pid 17098] ==> __do_global_ctors_aux() at 0x08048660 [pid 17098] ==> global constructors keyed to _Z3foov() at 0x080485ac [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:44] [pid 17098] ==> __static_initialization_and_destruction_0(int, int)() at 0x08048482 [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:43] [pid 17098] ==> foo()() at 0x08048444 [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:6] [pid 17098] <== foo()() [eax = 0x1] [pid 17098] ==> bar::bar()() at 0x080485c8 [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:10] [pid 17098] <== bar::bar()() [eax = 0x1] [pid 17098] ==> __cxa_atexit@plt() at 0x08048338 [pid 17098] <== __cxa_atexit@plt() [eax = 0x0] [pid 17098] <== __static_initialization_and_destruction_0(int, int)() [eax = 0x141] [pid 17098] ==> baz()() at 0x0804844e [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:16] [pid 17098] <== baz()() [eax = 0x141] [pid 17098] <== global constructors keyed to _Z3foov() [eax = 0x141] [pid 17098] <== __do_global_ctors_aux() [eax = 0xffffffff] [pid 17098] <== _init() [eax = 0xffffffff] [pid 17098] <== __libc_csu_init() [eax = 0x80496bc] [pid 17098] ==> main() at 0x08048454 [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:41] [pid 17098] <== main() [eax = 0x141] [pid 17098] ==> __tcf_0() at 0x0804846e [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:13] [pid 17098] ==> bar::~bar()() at 0x080485ce [/home/sato/tracef-trunk/sample/before_main2.cpp:11] [pid 17098] <== bar::~bar()() [eax = 0x804846e] [pid 17098] <== __tcf_0() [eax = 0x804846e] [pid 17098] ==> _fini() at 0x08048688 [pid 17098] ==> __do_global_dtors_aux() at 0x080483c0 [pid 17098] <== __do_global_dtors_aux() [eax = 0x0] [pid 17098] <== _fini() [eax = 0x0] [pid 17098] +++ process 17098 detached (ppid 17097) +++
わかっている不具合を白状します:
$ readelf -h pie_binary | grep Type: Type: DYN (Shared object file)
おすすめは tracef --plt -CflT です。
Usage:
% tracef [option ...] command [arg ...]
% tracef [option ...] -p pid
Options:
-? [ --help ]
このヘルプを表示
-V [ --version ]
バージョンを表示して終了
-o [ --output ] arg
トレース結果をstderrではなく、‘arg‘ で指定したファイルに出力する
--ff
プロセスあるいはスレッド毎に別のファイルにログを記録する。ログファイル名は
「-o で指定したファイル名」＋「プロセス/スレッドID」となる。
-f [ --trace-child ]
fork()やclone()で生成された子プロセス、子スレッドも追跡する。
--synthetic
--plt
合成シンボルもトレースの対象とする。このオプションを使うと、ライブラリ関数呼び出し
やシステムコール呼び出し（の一部）をトレースすることができる。たとえば、printf@plt()
や signal@plt() など。
-C [ --demangle ]
C++の低レベルな関数名を可読なものに変換して表示する。
-t [ --time ]
出力の各行に現在時刻を付加する。
-u [ --microseconds ]
出力の各行に現在時刻(マイクロ秒単位)を付加する。
-A [ --arg ]
関数の引数名を表示する(EXPERIMENTAL)
-v [ --arg-val ]
関数の引数の値を表示する(EXPERIMENTAL, x86のみ)
-T [ --call-tree ]
関数呼び出しをツリー状に表示する。解析対象がマルチプロセス/マルチスレッドの場合、
-o および --ff オプションと同時に使用することを推奨する。
--offset arg
ツリー表示時の関数呼び出しあたりのオフセット量(スペースの数)を指定します。
デフォルト値は3。
--no-pid
プロセスIDを表示しない。
-i [ --no-eip ]
関数のアドレスを表示しない。
-l [ --line-numbers ]
デバッグ情報を利用し、関数の定義されたファイル名、行番号を表示する。
-p [ --attach-process ] arg
プロセスID ‘arg‘ のプロセスにアタッチする。
-X [ --exclude ] arg
関数 ‘arg‘ をトレースせず、無視する。複数指定が可能。arg にはmangleされたシン
ボル名を指定。
気が向いたら日記に書きます。以下メモ。
switch(...) { case X: return hoge; // leave-ret になる default: } return fuga(); // 自分以外の関数を呼ぶ。jmp になりがち } // 関数の終わり
なんだかすごく楽しんだ感あり。
実行ファイル内の、自分で書いた関数の動的なトレースができそうなツール一覧を集めてみました。仕組みをptraceに限定しなければ、いろいろありました。 ptraceベースのツールであるtracefは、速度ではoprofileに負け、視覚化も含めた機能ではcallgrindに負けるので、strace, ltrace のように気楽に使えるツールにすることに重点をおいたつもりです。
callgrindやoprofileはやっぱりすごいです。いろいろ。
SATO Yusuke <ads01002 _at_ nifty.com> までメール and/or ブログで晒してhatenaのd:id:yupo5656にTB .. など適当な感じでお願いいたします。
ptraceシステムコールで遊んだことがあまりないなぁとふと思い、作ってみました。すでに類似ツールあるかなぁと思いつつも。 もともと、arm用のLinux上で自分が使うために作りはじめたのですが、x86対応したところで連休が終わったのでとりあえず公開します。 -- 2007.09.16 さとう ゆうすけ
用户空间程序的函数跟踪器 (Function Tracer),布布扣,bubuko.com
用户空间程序的函数跟踪器 (Function Tracer)
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原文地址：http://blog.csdn.net/robertsong2004/article/details/38499995
