可重定位目标文件

目标文件分三种格式
  1. 可重定位目标文件:二进制代码和数据,由各个数据节(section)构成,从地址0开始。
  2. 可执行目标文件:可运行的二进制代码和数据。
  3. 共享目标文件:一种特殊类型的可重定位目标文件,动态加载链接。
Linux上,目标文件的格式称为可执行和可链接格式(ELF)。

gcc -c可以生成可重定位目标文件,然后用readelf -a可以查看文件内容。

ELF可重定位目标文件大致布局:
  • ELF头:描述文件和机器相关信息。
  • .text:代码。
  • .rodata:只读数据,如C风格字符串。
  • .data:已初始化的全局变量。
  • .bss:未初始化的全局变量。
  • .symtab:符号表,存放程序中定义和引用的函数和全局变量信息,不包含局部变量条目。
    • 全局符号:本文件定义,可被其它文件引用。
    • 外部符号:其它文件定义,本文件引用。
    • 本地符号:本文件定义,其它文件不能引用(注意区别本地变量)。
  • ...
  • ...
  • 节头部表:表中每一个条目描述一个对应的节。

符号表的解析。
源文件main.c:


对应的可重定位目标文件中的符号表:


其中Name为空的为链接器内部使用的本地符号,我们可以忽略。

Value:在对应节的偏移。
Size:目标大小。
Type:要么是数据,要么是函数。
Bind:本地或全局。
Vis:预留。
Ndx:符号所在的节,其实是节头部表中条目的索引。
Name:符号名。

节头部表:


根据节头部表可知,当Ndx=1,符号在.text;当Ndx=3,符号在.data,以此类推。
三个特殊伪节:
ABS:不该被重定位的符号,如main()函数。
UND:其它文件中定义,本文件中引用的符号,如swap()函数。
COM:还未分配位置的未初始化数据目标,如buf2,它最终放在.bss。
<think>嗯,用户问的是“可重定位目标文件是什么意思”,我需要先回忆一下相关知识。可重定位目标文件应该和编译链接的过程有关吧。记得编译器将源代码编译成目标文件,链接器再把这些目标文件合并成可执行文件。那“可重定位”具体指什么呢? 首先,可重定位目标文件应该是一种中间文件,还没经过链接。里面可能有代码段、数据段,还有符号表之类的信息。符号表里记录着函数和变量的地址,但这时候的地址可能还是相对偏移或者未确定的,因为链接的时候才会确定最终地址。所以“可重定位”可能指的是这些地址可以被重新定位,调整到最终的内存位置。 用户可能需要知道这个文件的作用,为什么需要它。比如,在大型项目中,不同模块分开编译,生成多个目标文件,链接的时候把它们合并。这时候每个目标文件的地址需要调整,确保合并后不会冲突。可能还要提到重定位表,记录哪些位置需要调整,这样链接器知道怎么处理。 另外,可重定位目标文件的结构应该符合某种标准格式,比如ELF(Executable and Linkable Format)在Linux系统里。需要解释各个部分,如.text存放代码,.data存放已初始化的全局变量,.bss是未初始化的,符号表记录全局符号,重定位条目告诉链接器哪些地方需要修改地址。 可能还要比较一下其他类型的目标文件,比如可执行文件和共享库。可重定位文件还没链接,地址未确定;可执行文件已经链接,地址固定;共享库则是位置无关的,可以在加载时重定位。 需要确保用中文解释清楚这些概念,结构清晰,分点说明。同时注意用户可能不是专业人士,所以例子要具体,比如多个目标文件链接的过程,地址调整的必要性。还要检查术语是否正确,比如“重定位条目”、“符号解析”这些关键词是否准确。 最后,总结一下可重定位目标文件的作用:模块化编译、链接阶段合并、地址调整,以及它在软件开发中的重要性,比如代码复用,分模块开发等。这样用户就能全面理解这个概念了。</think>可重定位目标文件(Relocatable Object File)是编译器和汇编器生成的中间文件,它是程序编译过程中的关键产物。以下通过分层结构逐步解释其核心概念: --- ### 一、基本定义 可重定位目标文件是 **未经链接的二进制文件**,包含: 1. **机器指令**(如函数代码) 2. **数据段**(如全局变量) 3. **符号表**(记录函数、变量等符号的引用信息) 4. **重定位信息**(标记需要地址修正的位置) 例如,通过 `gcc -c` 编译 `.c` 文件会生成 `.o` 文件(即可重定位目标文件)。 --- ### 二、核心特性:可重定位性 - **地址未绑定**:代码和数据中的地址是 **相对偏移量** 或 **占位符**,而非最终内存地址。 - **重定位表**:包含需要修改的地址位置(例如 `call` 指令调用的函数地址),供链接器后续修正。 示例: ```text .text 段中的指令: call 0x00000000 // 函数地址未确定,占位为0 .data 段中的变量: .long global_var // global_var的地址未确定 ``` --- ### 三、文件结构(以ELF格式为例) 典型的可重定位目标文件包含以下部分: | 段名 | 作用 | |------------|----------------------------------------------------------------------| | `.text` | 存储编译后的机器指令 | | `.data` | 存储已初始化的全局变量和静态变量 | | `.bss` | 存储未初始化的全局变量(仅占位,不占用文件空间) | | `.symtab` | 符号表,记录全局符号(如函数名、变量名)及其相对地址 | | `.rel.text`| 重定位条目,标记 `.text` 段中需要地址修正的位置 | | `.rel.data`| 重定位条目,标记 `.data` 段中需要地址修正的位置 | --- ### 四、链接器的作用 链接器通过以下步骤处理可重定位目标文件: 1. **符号解析**:将符号引用与定义匹配(例如确定 `printf` 的实现位置)。 2. **重定位**: - 合并所有 `.o` 文件的相同段(如将所有 `.text` 合并)。 - 根据最终内存布局,修正代码和数据的绝对地址。 例如,若链接后 `.text` 段基地址为 `0x400000`,则原占位地址 `0x00000000` 会被修正为实际偏移量。 --- ### 五、对比其他文件类型 | 文件类型 | 特点 | |--------------------|----------------------------------------------------------------------| | 可重定位目标文件 | 地址未绑定,需链接器处理 | | 可执行文件 | 地址已绑定,可直接加载运行 | | 共享库文件 | 位置无关代码(PIC),支持动态链接 | --- ### 六、实际意义 1. **模块化开发**:允许单独编译多个源文件,再链接为最终程序。 2. **代码复用**:静态库(如 `.a` 文件)本质是多个可重定位目标文件的集合。 通过理解可重定位目标文件,可以更深入掌握编译、链接机制及操作系统加载程序的底层逻辑。
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