ELF二进制目标文件详解

以下内容为<<linux内核编程>>笔记

链接程序

找出所有引用的外部模块并链接起来，这些外部模块或函数库一般来自于开发者，操作系统和C运行库。

链接程序取出这些函数库，修订指针位置(重定位)，并交叉引用模块中的符号解析，最终产生一个可执行模块。符号可以是全局的也可以是局部的。全局符号可以在模块内部定义，或由另一模块外部引用。

静态库是在链接时被找到并复制的，而动态库和共享库是在运行时才装载的，并让所有的进程共享。linux提供的系统调用dlopen(),dlsym(),dlclose(),用于加载/打开共享库，查找库中的符号，然后关闭共享库

ELF二进制目标文件

可执行ELF目标文件包括：ELF头，程序头表(用于加载的节)，第1节，第2节。。。。节头表(可选)

1.ELF文件头

typedef struct elf32_hdr{
  unsigned char e_ident[EI_NIDENT]; //标识该文件是否为ELF文件
  Elf32_Half    e_type;  //指定目标文件类型，例如可执行文件，重定位文件，共享的目标文件
  Elf32_Half    e_machine;   //被编译文件所在系统的体系结构
  Elf32_Word    e_version; //目标文件的版本
  Elf32_Addr    e_entry;  /* Entry point */  //程序的起始地址
  Elf32_Off     e_phoff;   //保存程序头表在文件中的偏移量
  Elf32_Off     e_shoff;   //保存节头表在文件中的偏移量
  Elf32_Word    e_flags;   //保存于特定与处理器的标志
  Elf32_Half    e_ehsize;  //字段保存ELF头的大小
  Elf32_Half    e_phentsize;  //保存程序头表中的每一项的大小
  Elf32_Half    e_phnum;  //程序头中表项的个数
  Elf32_Half    e_shentsize;  //节头表中每一项的大小
  Elf32_Half    e_shnum;   //保存节头中项的数量，表明该文件中有多少节
  Elf32_Half    e_shstrndx;  //保存节头中节字符串的索引
} Elf32_Ehdr;

2 节头表

typedef struct elf32_shdr {
  Elf32_Word    sh_name;   //包含节名
  Elf32_Word    sh_type;   //包含节的内容
  Elf32_Word    sh_flags;  //各种属性的内容
  Elf32_Addr    sh_addr;   //节在内存映像中的地址 
  Elf32_Off     sh_offset; //保存ELF文件中这一节中初始字节的偏移量
  Elf32_Word    sh_size;   //包含节的大小
  Elf32_Word    sh_link;   //表链接的索引
  Elf32_Word    sh_info;   //包含附加信息
  Elf32_Word    sh_addralign;  //包含地址对其的约束
  Elf32_Word    sh_entsize;  //节中每项的大小
} Elf32_Shdr;

3 非可执行ELF文件的节

bss  为初始化的数据

.data  已初始化的数据

.hash  符号散列表

.init   初始化代码

.symtab 符号表

.text  可执行的指令

.plt  过程链接表

.rodata 只读数据

.dynamic 动态链接信息

等等

4 程序头表

typedef struct elf64_phdr {
  Elf64_Word p_type;    //描述该段的类型
  Elf64_Word p_flags;   //以p_type而定
  Elf64_Off p_offset;   //该段的开始相对于文件开始的偏移量
  Elf64_Addr p_vaddr;   //段虚拟地址
  Elf64_Addr p_paddr;   //段的虚拟地址  
  Elf64_Xword p_filesz; //文件映像中该段的字节数
  Elf64_Xword p_memsz;  //内存映像中该段的字节数
  Elf64_Xword p_align;  //描述要对齐的段在内存中如何对齐，该值是2的整数次幂        

} Elf64_Phdr;

通过这些信息，系统函数exec()和链接程序合作，为可执行程序在内存中创建进程映像，该过程如下：

1. 将可执行文件的段加入内存

2. 加载所有需要的共享库

3. 需要时重定向可执行文件及其共享对象

4. 将控制权交给程序