ELF文件内容浅谈

 

1.       各种UNIX系统的可执行文件都是采用ELF格式，其有三种不同的类型：

可重定位的目标文件（Relocatable）

可执行文件（Executable）

共享库（Shared Object或Shared Library）

2.       程序的汇编、链接、运行过程：

A． 写一个汇编程序保存为文本文件max.s

B． 汇编器读取这个文本文件转换为目标文件max.o，目标文件由若干个Section组成，在汇编程序中声明的.section也会成为其中的一个section，同时汇编器会添加一些section。

C． 然后，链接器把目标文件中的Section合并成几个segment，生成可执行文件max.

D．最后加载器根据可执行文件中的Segment信息加载运行这个程序。

3.       可重定位的目标文件的粗略布局：

ELF Header

………………Section………………………             …………             …………

Section Header Table            Program Header Table（可有可无） Section Header Table保存了所有的Section的描述信息，通过Section Header Table可以找到每个Section的具体位置

…………………Section………………………               …………               …………

          

4.       可重定位的目标文件内容概括：

ELF Header描述了该ELF文件的文件类型，ELF Header自身的偏移量，操作系统类型，cpu体系结构，SectionHeaderTable的偏移位置，section header table中有多少个section header，每个Section Header的大小，还附加一些基本信息。

通过ELF定位到Section Header Table，就可以从Section Header Table定位每个Section在本文件的具体位置。

ELFrelocatable文件的示例布局：

起始文件地址	Section或Header
0	ELF Header
0x34	.text
0x60	.data
0x98	.bss(此段为空)
0x98	.shstrtab(section header string name tab)
0xc8	Section Header Table
0x208	.symtab
0x288	.strtab(sym string name table)
0x2b0	.rel.text

 

.text section：

       代码段，把所有的指令全部译为二进制，所有的符号都被替换为地址（相对地址）。

 

.data section：

       数据段，将原封不动地加载到内存中。

 

.shstrtab section：

       段头名字段，存放的都是二进制ascii码，保存着各个section的名字，每个名字都以Null结尾的字符串。通过Section Header Table来本段定位该段的名字。

 

.strtab section：

       符号名字段，存放的都是二进制ascii码，保存着程序中用到的符号名字，每个名字都以Null结尾的字符串。通过symtab来本段定位该符号的名字 。

 

.bss section：

       全局变量未被手动初始化，而被加载器用0初始化的变量将存放.bss段，在加载时和.data段一样都是可读写的数据，但在ELF文件中.data段需要部分空间保存初始值，而.bss段则不需要。即.bss段在文件中只占一个section header而没有对应的section，程序加载时.bss段要多大内存空间，在section header中有描述。

 

.symtab section

       符号表，包括全局符号和局部符号。描述各个符号所处的section的偏移量，各个符号所代表的地址，该地址是相对于符号所处的section的偏移地址。而符号本身的符号名字则存放于strtab section中。

 

.rel.text section：

       重定位代码段，即提供给链接器用的重定位信息，指出在该目标文件中的某一地址需要重新定位。

 

Section Header Table：

       存放每个段的相关信息，包括段的位置，段的大小，查找段的名字的偏移量，及其其他相关信息。

 

5.       可执行文件粗略布局：

 

ELF Header

………………Section………………………             …………             …………

Text Segment

Data Segment

Section Header Table            Program Header Table（可有可无） Section Header Table保存了所有的Section的描述信息，通过Section Header Table可以找到每个Section的具体位置

Program Header Table Program Header Table保存了两个Segment的描述信息，那两个Segment是分别通过N个目标文件的data section和text section合并而成

…………………Section………………………               …………               …………

          

6.       可执行文件的内容概括：

在从可重定位目标文件链接到可执行文件时，链接器修改了ELF文件的一些内容和布局。主要修改有：

A． 在ELF Header中，Type改成了EXEC，由目标文件变为可执行文件，Entry point address改为真正的虚拟地址，即为汇编_start符号地址。

B． 增加了两个Segment，少了几个section。在增添的Data segment 中，数据原封不动地从.data section中搬过来，而在Text segment中，是由每个目标文件的.text section，ELF Header，Program Header Table一起组成。

C． 增加了Align（指定加载器把文件分为若干页，），增加了Flag，指定两个Segment的访问权限。

D．删除rel.text section。

E． 把代码的相对地址改为绝对地址（虚拟地址）。

F． 可能删除（在.bss段没有任何符号时）.bss段，同时添加一些加载器所需的脚本。

G．使用命令strip –a max 可以删除一些不必要的符号表里的符号，这样对可执行文件没有什么影响的同时减小了文件的尺寸。

 

 

说明：以上只属于本人观点，更详细准确地内容，请用hexdump -C 文件名  命令去直接读取目标文件或可执行文件，再分析十六进制数据。

参考文献：《Linux C一站式学习》.宋劲杉