Windows系统的PE文件格式详解-优快云博客

摘要

本文描述了Windows系统的PE文件格式。

PE文件格式简介

PE（Portable Executable）文件格式是一种Windows操作系统下的可执行文件格式。PE文件格式是由Microsoft基于COFF（Common Object File Format）格式所定义的，它规定了Windows可执行文件（.exe）和动态链接库（.dll）的结构，包括文件头、节表、导入和导出表、资源表、重定位表等。PE格式被广泛应用于Windows操作系统及Windows软件开发中，它的特点是文件结构清晰、易于扩展、安全性高等。

PE文件格式分为PE32和PE32+，Windows 32位系统采用的是PE32，Windows 64位系统采用的是PE32+。PE32和PE32+之间的区别如下：

1. PE32+将PE32中的32位RVA字段和尺寸相关字段扩展成了64位。

2. 在PE32+中使用了新的数据结构，其中重要的变化是IMAGE_OPTIONAL_HEADER结构的扩展，以包括更多的字段和属性。

3. PE32+中使用了更多的CPU指令集，包括SSE2、SSE3和AVX等指令，以提高程序的性能和处理能力。

本文以PE32文件格式和x86机器模型作为示例进行讲解。

PE文件主要由若干节（Section）构成，节是PE文件格式的核心概念。

PE文件中节与CPU架构中的段（Segment）的概念相对应。加载器将不同内存访问属性的节被加载进内存后，由CPU的LDTR和GDTR指示的段描述表来描述。程序运行时，CPU通过的各种段选择子（如CS、DS、SS、ES、FS、GS等）来选择对应的段（如：代码段.text、数据段.data）的段描述符，通过前端总线（FSB）来访问段内的代码或数据。

COFF文件结构图

Windows系统中的VC编译出来的目标文件格式采用的COFF文件格式，其结构如下：

COFF（Common Object File Format）文件格式起源于UNIX系统，最早是由AT&T Bell Laboratories和Microsoft合作开发出来的。这种文件格式最初用于存储编译后的目标文件和共享库，并被广泛应用于UNIX系统中。COFF文件格式在1985年被POSIX标准所接受，并逐渐成为了一种通用的目标文件格式。

在后来的Windows平台中，微软对COFF进行了一些修改和扩展，并将其用作PE（Portable Executable）文件的基础格式。PE文件包含了Windows中可执行文件和动态链接库的细节信息，并成为了Windows系统中的主要二进制文件格式。在Windows上，COFF和PE同宗同源，联系紧密，可统称为COFF/PE格式。