Go:符号表是什么?如何利用
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2021-02-11 09:17
Illustration created for “A Journey With Go”, made from the original Go Gopher, created by Renee French.
ℹ️ 本文基于 Go 1.13。
符号表是由编译器生成和维护的,保存了与程序相关的信息,如函数和全局变量。理解符号表能帮助我们更好地与之交互和利用它。
符号表
Go 编译的所有二进制文件默认内嵌了符号表。我们来举一个例子并研究它。下面是代码:
var AppVersion string
func main() {
fmt.Println(`Version: `+AppVersion)
}
可以通过命令 nm
来展示符号表;下面是从 OSX[1] 的结果中提取的部分信息:
0000000001177220 b io.ErrUnexpectedEOF
[...]
0000000001177250 b main.AppVersion
00000000010994c0 t main.main
[...]
0000000001170b00 d runtime.buildVersion
用 b
(全称为 bss[2])标记的符号是未初始化的数据。由于我们前面的变量 AppVersion
没有初始化,因此它属于 b
。符号 d
表示已初始化的数据,t
表示文本符号, 函数属于其中之一。
Go 也封装了 nm
命令,可以用命令 go tool nm
来使用它,也能生成相同的结果:
1177220 B io.ErrUnexpectedEOF
[...]
1177250 B main.AppVersion
10994c0 T main.main
[...]
1170b00 D runtime.buildVersion
当我们知道了暴露的变量的名字后,我们就可以与之交互。
自定义变量
当执行命令 go build
时,经过了两个阶段:编译和构建。构建阶段通过编译过程中生成的对象文件生成了一个可执行文件。为了实现这个阶段,构建器把符号表中的符号重定向到最终的二进制文件。
在 Go 中我们可以用 -X
来重写一个符号定义,-X
两个入参:名称和值。下面是承接前面的代码的例子:
go build -o ex -ldflags="-X main.AppVersion=v1.0.0"
构建并运行程序,现在会展示在命令行中定义的版本:
Version: v1.0.0
运行 nm
命令会看到变量已被初始化:
1170a90 D main.AppVersion
投建器赋予了我们重写数据符号(类型 b
或 d
)的能力,现在它们有了 Go 中的 string
类型。下面是那些符号列表:
D runtime.badsystemstackMsg
D runtime.badmorestackgsignalMsg
D runtime.badmorestackg0Msg
B os.executablePath
B os.initCwd
B syscall.freebsdConfArch
D runtime/internal/sys.DefaultGoroot
B runtime.modinfo
B main.AppVersion
D runtime.buildVersion
在列表中我们看到了之前的变量和 DefaultGoroot
,它们都是被构建器自动设置的。我们来看一下运行时这些符号的意义。
调试
符号表的存在是为了确保标识符在使用之前已被声明。这意味着当程序被构建后,它就不再需要这个表了。然而,默认情况下符号表是被嵌入到了 Go 的二进制文件以便调试。我们先来理解如何利用它,之后再来看怎么把它从二进制文件中删除。
我会用 gdb
来调试。只需要执行 gdb ex
就可以加载二进制文件。现在程序已被加载,我们用 list
命令来展示源码。下面是输出:
GNU gdb (GDB) 8.3.1
[...]
Reading symbols from ex...
Loading Go Runtime support.
(gdb) list 10
6
7 var AppVersion string
8
9 func main() {
10 fmt.Println(`Version: `+AppVersion)
11 }
12
(gdb)
gdb
初始化的第一步是读取符号表,为了提取程序中函数和符号的信息。我们现在可以用 -ldflags=-s
参数不把符号表编译进程序。下面是新的输出:
GNU gdb (GDB) 8.3.1
[...]
Reading symbols from ex...
(No debugging symbols found in ex)
(gdb) list
No symbol table is loaded. Use the "file" command.
现在调试器由于找不到符号表不能展示源码。我们应该留意到使用 -s
参数去掉了符号表的同时,也去掉了对调试器很有用的 [DWARF](https://golang.org/pkg/debug/dwarf/ "DWARF")
调试信息。
二进制文件的大小
去掉符号表后会让调试器用起来很困难,但是会减少二进制文件的大小。下面是有无符号表的二进制文件的区别:
2,0M 7 f é v 15:59 ex
1,5M 7 f é v 15:22 ex-s
没有符号表比有符号表会小 25%。下面是编译 cmd/go
源码的另一个例子:
14M 7 f é v 16:58 go
11M 7 f é v 16:58 go-s
这里没有符号表和 DWARF 信息,也小了 25%。
如果你想了解为什么二进制文件会变小,我推荐你阅读 WebKit 团队的 Benjamin Poulain[3] 的文章“不寻常的加速:二进制文件大小[4]”。
via: https://medium.com/a-journey-with-go/go-how-to-take-advantage-of-the-symbols-table-360dd52269e5
作者:Vincent Blanchon[5]译者:lxbwolf[6]校对:polaris1119[7]
本文由 GCTT[8] 原创编译,Go 中文网[9] 荣誉推出
参考资料
OSX: https://www.unix.com/man-page/osx/1/nm/
[2]bss: https://en.wikipedia.org/wiki/.bss
[3]Benjamin Poulain: https://twitter.com/awfulben
[4]不寻常的加速:二进制文件大小: https://webkit.org/blog/2826/unusual-speed-boost-size-matters/
[5]Vincent Blanchon: https://medium.com/@blanchon.vincent
[6]lxbwolf: https://github.com/lxbwolf
[7]polaris1119: https://github.com/polaris1119
[8]GCTT: https://github.com/studygolang/GCTT
[9]Go 中文网: https://studygolang.com/
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