链接与ELF文件格式的复习

最新推荐文章于 2025-08-15 18:50:39 发布

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文章标签：操作系统

原文链接：http://www.cnblogs.com/kirito/p/3561900.html

本文详细解析了ELF文件结构及其链接过程，包括.text段、.data段、.bss段的作用，以及ELFHeader、段描述符、符号表结构等关键组成部分。阐述了链接的主要过程，如地址和空间分配、符号决议和重定位，并以ELF基本文件结构为例，深入浅出地解释了这些概念。

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在这里复习一下链接的知识：

什么是链接（linking）：把源代码形成的模块独立编译后组装成一个整体的的过程叫做链接。

链接主要过程包括：地址和空间分配（address and storage allocation），符号决议 - 决定使用同名符号中的哪一个（symbol resolution），重定位 -为开始不能决定地址的符号重定位到正确地址（relocation）

ELF基本文件结构：

.text段 - 存放程序代码（与程序数据分开，好处1、提高缓存命中；2、保证代码只读防止被以外修改；3、多个程序使用一段代码 - 动态链接库）

.data段 - 存放已初始化的全局数据（因为默认值为0，因此初始化为0的数据被认为是未初始化的）

.bss段 - 存放未初始化的全局数据和局部数据（在ELF文件中不占位置，只提供一个长度为符号表保存的符号占位，这样可以节省磁盘空间）

ELF Header结构：

typedef struct {

unsigned char e_ident[16];　　　　　　ELF魔数，用于操作系统识别文件

ELF32_Half e_type;　　　　　　　　　　ELF文件类型，有可重定位文件，可执行文件，共享文件

ELF32_Half e_machine;　　　　　　　　ELF文件的CPU平台属性

ELF32_Word e_version;　　　　　　　 ELF版本号，一般为常数1

ELF32_Addr e_entry;　　　　　　　　　入口地址，规定ELF程序的入口虚拟地址，可重定位文件一般没有入口地址，该值为0

ELF32_Off e_phoff;　　　　　　　　　　--

ELF32_Off e_shoff;　　　　　　　　　　段表在文件中的偏移　　　　　　　　　　　　　　　-- 用于程序装载（知道每个段的信息才能装

载程序）

ELF32_Word e_flags;　　　　　　　　　ELF标志位，用于标识一些ELF文件平台相关属性

ELF32_Half e_ehsize;　　　　　　　　文件头大小

ELF32_Half e_phentsize;　　　　　　　--

ELF32_Half e_phnum;　　　　　　　　 --

ELF32_Half e_shentsize;　　　　　　　段表描述符的大小，一般等于sizeof（ELF32_Shdr） -- 用于程序装载

ELF32_Half e_shnum;　　　　　　　　段表描述符的数量　　　　　　　　　　　　　　　　　 -- 用于程序装载

ELF32_Half e_shstrndx;　　　　　　　段表字符串标所在的段在段表中的下标　　　　　　　　-- 用于符号识别决议和重定位

} Elf32_Ehdr;

Elf32_Shdr段描述符结构

typedef struct

{

ELF32_Word sh_name;　　　　　　　　　　　　　　段名，保存为string table段中偏移

ELF32_Word sh_type;　　　　　　　　　　　　　　段类型，

ELF32_Word sh_flags;　　　　　　　　　　　　　　段标志位，表示段 SHF_WRITE | SHF_ALLOC | SHF_EXECINSTR

ELF32_Addr sh_addr;　　　　　　　　　　　　　　段虚拟地址，如果段可以被加载，这位加载后在进程空间中的虚拟地址

ELF32_Off sh_offset;　　　　　　　　　　　　　段偏移，表示段在文件中的偏移，（用于加载程序）

ELF32_Word sh_size;　　　　　　　　　　　　　　段的长度，（用于加载程序）

ELF32_Word sh_link;　　　　　　　　　　　　　　段链接信息，（用于指示链接信息）

ELF32_Word sh_info;　　　　　　　　　　　　　　段链接信息，（用于指示链接信息）

ELF32_Word sh_addralign;　　　　　　　　　　　　段地址对齐，要求段地址对齐

ELF32_Word sh_entsize;　　　　　　　　　　　　　项的长度，段中的项的固定长度

} Elf32_Shdr;

ELF符号表结构：

typedef struct {

Elf32_Word st_name;　　　　　　　　　　　　　　　　　符号名，表示在string table中的偏移

Elf32_Addr st_value;　　　　　　　　　　　　　　　　　符号相对应的值，这个值跟符号有关，可能是一个绝对值，也可能是一个地址，不同

的符号所对应的值的含义不同

Elf32_Word st_size;　　　　　　　　　　　　　　　　　符号大小，对于保存数据的符号，该值为数据类型大小

unsigned char st_info;　　　　　　　　　　　　　　　　符号类型和绑定信息

unsigned char st_other;　　　　　　　　　　　　　　　目前为0，不使用

Elf32_Half st_shndx;　　　　　　　　　　　　　　　　　符号所在段

} Elf32_Sym;

这里的st_info包含符号类型和绑定信息

ELF中符号类型包括：

符号类型
宏定义名	值	注释
STB_LOCAL	0	局部符号，对于外部模块不可见
STB_GLOBAL	1	全局符号，对于外部模块可见
STB_WEAK	2	弱引用符号，可被全局符号定义覆盖

ELF绑定信息包括：

绑定信息
宏定义名	值	注释
STT_NOTYPE	0	未知符号
STT_OBJECT	1	对象（变量，数组）
STT_FUNC	2	函数
STT_SECTION	3	段
STT_FILE	4	目标文件名

转载于:https://www.cnblogs.com/kirito/p/3561900.html