erlang beam 文件格式

beam文件是erlang編譯器生成的文件格式，能夠直接加載到erlang vm中運行的文件格式。

一. 文件格式

beam文件的文件佈局以下：

文件由一個文件頭加各類塊構成，塊的結構由塊頭加自定義結構組成。在beam文件中atom塊，code塊，字符串塊，導入表，導出表，是必須出現的塊。其它可選（意思是你沒用到beam文件就不會出現這些塊）。

接下來逐一介紹這些塊：

1. 文件頭

4字節	4字節	4字節
"FOR1"	Size	"BEAM"

"FOR1"： 符合EA IFF 85 文件格式
Size：文件剩餘大小，也就說文件大小=Size + 8
"BEAM"：beam文件

2. Atom塊

4字節	4字節	4字節	1字節	N1字節	1字節	N2字節	...
"Atom"	Size	Count	N1	原子	N2	原子	...

Atom：原子塊標識
Size：原子表大小
Count：原子個數
N1：第一個原子長度
原子：第一個原子，ascii碼
N2:第二個原子長度
原子:第二個原子

而後一直到Count個原子. (ps:第一個原子必定是模塊名)

3. Code塊

4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節
"Code"	Size	sub-size	version	opcode-max	lables	fun-count	code

"Code"：代碼塊標識
size：剩餘塊長度
sub-size：頭部擴展使用（目前用來計算代碼開始位置,由於sub-size到code距離16字節,因此這裏目前必定是16）
version：指令集版本
opcode-max：代碼中使用最大opcode，目前是153
labels：代碼label的個數（可生成.S文件查看具體信息）
fun-count：代碼中函數個數
code：代碼

（ps. 當一個erlang vm發現version跟本身不一樣或者beam文件的opcodemax大於本身時，不會加載這個beam文件）

4. 字符串塊

4字節	4字節	4字節
"StrT"	Size	string

"StrT"：字符串塊標識
size：剩餘字符串塊的大小
string：具體字符串

(ps. 如有人能告訴我什麼樣的數據會放在字符串表，不勝感激)

5. 導入表

4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節...
"ImpT"	Size	n	M	F	A	M …

"ImpT"：導入表標識
size：剩餘導入表大小
n：導入表中有n個函數記錄
MFA：一條記錄由一個MFA標識，因爲原子已經在原子塊中定義，因此這裏
只須要保存是第幾個原子。

6. 導出表

4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字...
"ExpT"	Size	n	F	A	L	F...

"ExpT"：導出表標識
size：剩餘導出表大小
n：導出表記錄個數
F：函數原子id
A：參數個數
L：函數代碼位置

7. 本地函數表

4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字...
"LocT"	Size	n	F	A	L	F...

"LocT"：本地函數標識
size：剩餘表大小
n：表中記錄個數
F：函數名原子id
A：參數個數
L：代碼位置

（ps. 跟導出表佈局同樣）

8. Attributes 表

4字節	4字節	4字節
"Attr"	Size	data

"Attr"：表標識
size：剩餘表大小
data：數據（erlang擴展格式方式存放）

9. 編譯信息塊

4字節	4字節	4字節
"Cinf"	Size	data

"CInf"：編譯信息塊標識
size：剩餘塊大小
data：編譯選項數據（erlang擴展格式存放）

10. abstract_code 塊

4字節	4字節	4字節
"AbsT"	Size	data

"AbsT"：塊標識
size：剩餘塊大小
data：數據（編譯時加debug_info選項會用到這個塊，能夠從中解析出源碼）

11. 匿名函數表

4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節	4字節..
"FunT"	Size	n	F	A	L	index	free	olduiq	F...

"FunT"：表標識
size：剩餘表大小
n：函數個數
F：函數名原子id
A：參數個數（包含自由變量）
L：代碼位置
index：表中第幾個函數
free：匿名函數中自由變量的個數
olduiq：惟一標識(ps. 不知道確切含義，貌似是模塊中函數的hash值，如有明白的，請告訴我)

12. 文字塊

4字節	4字節	4字節	4字節
"LitT"	Size	uncompress-size	data

"LitT"：文字塊標識
size：塊剩餘大小
uncompress-size：未壓縮時數據的大小
data：壓縮的數據

(ps. 這裏壓縮採用zlib壓縮，能夠用zlib:uncompress解壓數據，解壓後的數是長度+erlang擴展格式+長度+擴展格式+.....)

13. 其它塊

beam文件還會存在一些跟調試相關的塊，如何Line塊，Trac塊，但這些塊中具體意義還不瞭解，因此不作介紹。

二. 實例分析

如上圖所示：標識了這個例子中出現的一些塊。

如下是本身寫的beam文件格式解析工具：

程序地址：https://gitcafe.com/QuietBoy/erlBeam

三. 參考資料

1. beam文件格式
https://synrc.com/publications/cat/Functional%20Languages/Erlang/BEAM.pdf
http://www.erlang.se/~bjorn/beam_file_format.html

(ps. 雖然資料比較老，可是不少仍是沒變...)。