一個程序的完成過程一般是編碼、編譯、運行的過程，當然這是一個理想的過程，所有的開發幾乎都不可能是一帆風順的，總會有些意想不到的錯誤，這時便需要調試，良好的調試器應該每一個程序員的必備。
那麼調試器使用的調試信息是從哪裏來的呢？答案簡單的很，是從編譯後的文件中來的(注意這裏編譯的時候要使用特定的編譯選項，如VC使用debug模式，GCC使用”-g”)。在編譯的時候，編譯器會從源文件中收集大量的信息，例如變量名、變量類型、變量所在行號、函數名、函數參數、函數的地址範圍、行號和地址的對應關係等等，然後按照一種特定的格式寫入到編譯後的文件中。調試的時候，調試器便從文件中讀取並解析這些信息，以產生人們可讀性比較強的信息。簡單的說，調試信息就是在機器碼和對應的源代碼之間建立一座橋樑，大大方便和提高了調試程序的能力。
調試信息一般都是按照什麼樣的格式存放的呢？主要有下面幾種：stabs，COFF，PE-COFF，OMF，IEEE-695和DWARF。其中DWARF在Linux中被普遍使用，我們主要分析它。
DWARF的全稱是"Debugging With Attributed Record Formats"，遵從GNU FDL授權。現在已經有dwarf1，dwarf2，dwarf3三個版本。
Dwarf最初被貝爾實驗室設計用來供Unix System V的sdb調試器使用，並且在1989年被Unix國際化部門的PLSIG (Programming Languages Special Interest Group)標準化成爲dwarf1.0。但是dwarf1有着很多明顯的缺點，於是PLSIG繼續開發，改正了缺點，並加入了對C++等語言的支持，並在1990年正式公佈了dwarf2的標準草案。但是稍後由於一些原因，PLSIG被解散，dwarf的開發陷入到多個並不合作的組織中間，造成dwarf2的一些實現細節要取決於特定的編譯器。這種情況一直持續到1999年，開發工作受到了來自實現對HP/Inter
IA-64架構提供較好支持的推動，成立了dwarf委員會，dwarf的原作者擔任負責人，
開始了dwarf3的開發，並於2006年1月份推出dwarf3.0，同時爲了解決分歧，dwarf委員會加入了自由標準組織，在自由標準組織與來自Linux基金會的OSDL(Open Source Development Labs)合併後，dwarf重返獨立狀態並創建了自己的網站：dwarfstd.org。
這三個版本中，dwarf2對dwarf1的改變很大，dwarf3大多是對dwarf2的擴充。
現在dwarf已經是一種獨立的標準，可以支持C、C++、JAVA、Fortran等語言。
在瞭解了dwarf的歷史之後，來看一下如何查看dwarf所包含的調試信息內容，並在下一篇文章中介紹這些內容的具體意思。查看內容的工具常用的有四種：
1. readelf
GNU提供的二進制工具，功能很多，並不限於讀dwarf信息
2. gdb
這個就不用多說了吧，^_^
3. drawfdump
是一個被打包在libdwarf內的程序
4. libdwarf
是一個封裝好的C庫API，用來讀取dwarf信息
在這裏我們主要使用readelf工具。
先寫一個簡單的C程序，如下：
1:
2: int add(int, int);
3:
4: int main()
5: ...{
6: int i, j;
7:
8: for(i = 0; i < 100; i += 5, j = i * 5)
9: add(i, j);
10:
11: return 0;
12: }
13:
14: int add(int a, int b)
15: ...{
16: return a + b;
17: }
然後使用gcc –g hello.c –o hello編譯。生成hello文件。
Hello文件是elf格式的，elf一般由多個節(section)組成，不熟悉的可以看前面兩篇關於elf文件格式的文章。調試信息被包含在某幾個節中，如果是用dwarf2格式編譯的，這些節的名字一般是以.debug開頭，如.debug_info，.debug_line，.debug_frame等，如果是用dwarf1格式編譯的，這些節的名字一般是.debug，.line等。現在的編譯器默認大多數是dwarf2格式編譯，當然可以通過gcc的編譯選項改變。
現在來看hello文件都包含了哪些調試信息。
首先來看都包含了哪些調試節，使用readelf –S hello命令，產生如下輸出(已刪一些無關內容)：
[Nr] Name Type Addr Off Size
[ 0] NULL 00000000 000000 000000
[ 1] .text PROGBITS 00008000 008000 0006c4
[ 2] .ARM.exidx ARM_EXIDX 000086c4 0086c4 000008
[ 3] .data PROGBITS 000086d0 0086d0 000520
[ 4] .bss NOBITS 00008bf0 008bf0 000020
[ 5] .debug_aranges PROGBITS 00000000 008bf0 000020
[ 6] .debug_pubnames PROGBITS 00000000 008c10 000023
[ 7] .debug_info PROGBITS 00000000 008c33 0000cc
[ 8] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 008cff 00006b
[ 9] .debug_line PROGBITS 00000000 008d6a 00003e
[10] .debug_frame PROGBITS 00000000 008da8 000188
[11] .debug_loc PROGBITS 00000000 008f30 000054
[12] .ARM.attributes ARM_ATTRIBUTES 00000000 008f84 000010
[13] .comment PROGBITS 00000000 008f94 000032
[14] .shstrtab STRTAB 00000000 008fc6 0000ad
[15] .symtab SYMTAB 00000000 00931c 000780
[16] .strtab STRTAB 00000000 009a9c 000416
可見一共包含了17個節，其中7個調試信息的節。
在來看一下各個調試信息節包含的內容，使用readelf –w* hello命令，*是調試節名的第一個字母，如-wi就是查看.debug_info節的內容，-wl就是查看.debug_line節的內容。
對於一個調試文件，.debug_info和.debug_line節是必須有的，其他的不見得。同時也可以自己寫鏈接腳本實現對所有節(不侷限於調試節)的控制，如指定每個節的基址等。
.debug_info基本包含了一個源文件內部的大部分信息，如函數、參數、變量、類型等等，我們看一下它的輸出：
The section .debug_info contains:
Compilation Unit @ offset 0x0:
Length: 200
Version: 2
Abbrev Offset: 0
Pointer Size: 4
<0><b>: Abbrev Number: 1 (DW_TAG_compile_unit)
DW_AT_stmt_list : 0
DW_AT_high_pc : 0x8248
DW_AT_low_pc : 0x81ac
DW_AT_producer : GNU C 4.1.1
DW_AT_language : 1 (ANSI C)
DW_AT_name : hello.c
DW_AT_comp_dir : C:\Program Files\CodeSourcery\Sourcery G++\bin
<1><5c>: Abbrev Number: 2 (DW_TAG_subprogram)
DW_AT_sibling : <92>
DW_AT_external : 1
DW_AT_name : main
DW_AT_decl_file : 1
DW_AT_decl_line : 5
DW_AT_type : <92>
DW_AT_low_pc : 0x81ac
DW_AT_high_pc : 0x8214
DW_AT_frame_base : 0 (location list)
<2><79>: Abbrev Number: 3 (DW_TAG_variable)
DW_AT_name : i
DW_AT_decl_file : 1
DW_AT_decl_line : 6
DW_AT_type : <92>
DW_AT_location : 2 byte block: 91 68 (DW_OP_fbreg: -24)
<2><85>: Abbrev Number: 3 (DW_TAG_variable)
DW_AT_name : j
DW_AT_decl_file : 1
DW_AT_decl_line : 6
DW_AT_type : <92>
DW_AT_location : 2 byte block: 91 6c (DW_OP_fbreg: -20)
<1><92>: Abbrev Number: 4 (DW_TAG_base_type)
DW_AT_name : int
DW_AT_byte_size : 4
DW_AT_encoding : 5 (signed)
<1><99>: Abbrev Number: 5 (DW_TAG_subprogram)
DW_AT_external : 1
DW_AT_name : add
DW_AT_decl_file : 1
DW_AT_decl_line : 15
DW_AT_prototyped : 1
DW_AT_type : <92>
DW_AT_low_pc : 0x8214
DW_AT_high_pc : 0x8248
DW_AT_frame_base : 0x2a (location list)
<2><b2>: Abbrev Number: 6 (DW_TAG_formal_parameter)
DW_AT_name : a
DW_AT_decl_file : 1
DW_AT_decl_line : 14
DW_AT_type : <92>
DW_AT_location : 2 byte block: 91 6c (DW_OP_fbreg: -20)
<2><be>: Abbrev Number: 6 (DW_TAG_formal_parameter)
DW_AT_name : b
DW_AT_decl_file : 1
DW_AT_decl_line : 14
DW_AT_type : <92>
DW_AT_location : 2 byte block: 91 68 (DW_OP_fbreg: -24)
.debug_line包含了所有地址和源文件行的對應信息，內容如下：
Dump of debug contents of section .debug_line:
Length: 58
DWARF Version: 2
Prologue Length: 30
Minimum Instruction Length: 2
Initial value of 'is_stmt': 1
Line Base: -5
Line Range: 14
Opcode Base: 13
Opcodes:
Opcode 1 has 0 args
Opcode 2 has 1 args
Opcode 3 has 1 args
Opcode 4 has 1 args
Opcode 5 has 1 args
Opcode 6 has 0 args
Opcode 7 has 0 args
Opcode 8 has 0 args
Opcode 9 has 1 args
Opcode 10 has 0 args
Opcode 11 has 0 args
Opcode 12 has 1 args
The Directory Table is empty.
The File Name Table:
Entry Dir Time Size Name
1 0 0 0 hello.c
Line Number Statements:
Extended opcode 2: set Address to 0x81ac
Special opcode 9: advance Address by 0 to 0x81ac and Line by 4 to 5
Special opcode 120: advance Address by 16 to 0x81bc and Line by 3 to 8
Special opcode 90: advance Address by 12 to 0x81c8 and Line by 1 to 9
Special opcode 88: advance Address by 12 to 0x81d4 and Line by -1 to 8
Advance PC by constant 34 to 0x81f6
Special opcode 78: advance Address by 10 to 0x8200 and Line by 3 to 11
Special opcode 34: advance Address by 4 to 0x8204 and Line by 1 to 12
Special opcode 120: advance Address by 16 to 0x8214 and Line by 3 to 15
Special opcode 174: advance Address by 24 to 0x822c and Line by 1 to 16
Special opcode 90: advance Address by 12 to 0x8238 and Line by 1 to 17
Advance PC by 16 to 0x8248
Extended opcode 1: End of Sequence
