elf文件简单介绍

文章目录

elf 程序示意图
- - ELF文件格式概述
  - ELF的组成结构
  - - 1. ELF头部（ELF Header）
    - 2. 程序头表（Program Header Table）与程序头项（Program Header Entry）
    - 3. 节区头表（Section Header Table）与节区头项（Section Header Entry）

elf 程序示意图

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ELF文件格式概述

ELF文件格式是UNIX系统实验室开发的，用于定义应用程序二进制接口（ABI）。在Linux系统中，ELF文件主要分为三种类型：

可重定位文件（Relocatable）：由编译器和汇编器生成的.o文件，供链接器处理。
可执行文件（Executable）：链接器处理.o文件后生成的文件，用于创建进程映像。
共享对象文件（Shared Object）：动态库文件，如.so文件。

ELF文件的结构包括以下几个部分：

ELF头部（ELF Header）：包含文件的基本信息，如体系结构和操作系统等，并指出节区头表和程序头表的位置。
程序头表（Program Header Table）：包含运行时各个段（segment）的信息，主要用于运行时。
节区头表（Section Header Table）：包含所有节区（section）的信息，主要用于编译和链接。
节区（Sections）：程序员可见的节区，供链接器使用。
段（Segments）：运行时的段，程序员不可见，由加载器使用。

ELF的组成结构

ELF文件的结构可以通过以下数据结构来描述：

1. ELF头部（ELF Header）

ELF头部包含了文件的基本信息，并指出了节区头表和程序头表的位置。以下是ELF头部的数据结构：

typedef struct {unsigned char e_ident[16]; // ELF标识信息Elf32_Half e_type;         // 文件类型Elf32_Half e_machine;      // 目标体系结构类型Elf32_Word e_version;      // 文件版本Elf32_Addr e_entry;        // 程序入口的虚拟地址Elf32_Off e_phoff;         // 程序头表的偏移量Elf32_Off e_shoff;         // 节区头表的偏移量Elf32_Word e_flags;        // 特定于处理器的标志Elf32_Half e_ehsize;       // ELF头部的大小Elf32_Half e_phentsize;    // 程序头表每个表项的大小Elf32_Half e_phnum;        // 程序头表表项的个数Elf32_Half e_shentsize;    // 节区头表每个表项的大小Elf32_Half e_shnum;        // 节区头表表项的数目Elf32_Half e_shstrndx;     // 节区头表字符串表索引
} Elf32_Ehdr;

2. 程序头表（Program Header Table）与程序头项（Program Header Entry）

程序头表提供了运行时各个段的信息，如段的类型、偏移、虚拟地址等。以下是程序头项的数据结构：

typedef struct {Elf32_Word p_type;   // 段的类型Elf32_Off p_offset; // 段在文件中的偏移Elf32_Addr p_vaddr; // 段的虚拟地址Elf32_Addr p_paddr; // 段的物理地址Elf32_Word p_filesz; // 段在文件中的大小Elf32_Word p_memsz;  // 段在内存中的大小Elf32_Word p_flags;  // 段标志Elf32_Word p_align;  // 段对齐
} Elf32_Phdr;

3. 节区头表（Section Header Table）与节区头项（Section Header Entry）

节区头表包含了文件中的各个节区信息，每个节区都指定了类型和大小。以下是节区头项的数据结构：

typedef struct {Elf32_Word sh_name;       // 节区名称Elf32_Word sh_type;       // 节区类型Elf32_Word sh_flags;      // 节区标志Elf32_Addr sh_addr;       // 节区地址Elf32_Off sh_offset;      // 节区偏移Elf32_Word sh_size;       // 节区大小Elf32_Word sh_link;       // 节区链接Elf32_Word sh_info;       // 节区信息Elf32_Word sh_addralign;  // 节区对齐Elf32_Word sh_entsize;    // 节区项大小
} Elf32_Shdr;

.interp（解释器节区）：
- 这个节区包含了动态链接器（解释器）的路径，是一个ASCII字符串。当一个程序需要动态链接库时，它会使用这个节区中指定的动态链接器来解析和加载所需的共享库。例如，许多Linux程序的.interp节区会指向/lib/ld-linux.so.2或/lib64/ld-linux-x86-64.so.2，这是GNU C库的动态链接器。
.data（数据节区）：
- 这个节区包含了程序的初始化数据，是程序中可修改的部分。它通常用于存储变量和数组等。在程序运行时，.data节区的内容会被加载到内存中，并且可以被程序读写。
.rodata（只读数据节区）：
- 这个节区包含了程序的只读数据，它包含了那些在程序运行时不应该被修改的数据，如字符串常量。例如，printf函数中的字符串参数通常存储在.rodata节区。这个节区在程序运行时会被加载到内存中，但是只能被读取，不能被修改。
.init（初始化节区）：
- 这个节区包含了程序启动时执行的代码，通常用于初始化全局变量和执行启动时的设置。当程序开始运行时，.init节区中的代码会在main函数执行之前被调用。
.fini（终止节区）：
- 与.init节区相对应，.fini节区包含了程序终止时执行的代码，用于执行清理工作，如释放资源和关闭文件。当程序结束运行时，.fini节区中的代码会在main函数返回后被调用。
.gnu.hash（GNU散列节区）：
- 这个节区是一个散列表，用于加速符号表的查找。它允许程序在不进行线性搜索的情况下快速定位符号（如函数和变量名）。这对于动态链接器来说非常重要，因为它需要快速解析程序和库中的符号引用。