ELF 是Executable and Linking Format的縮寫,便可執行和可連接的格式,是Unix/Linux系統ABI (Application Binary Interface)規範的一部分。linux
Unix/Linux下的可執行二進制文件、目標代碼文件、共享庫文件和core dump文件都屬於ELF文件。編程
下面的圖來自於文檔 Executable and Linkable Format (ELF),描述了ELF文件的大體佈局。
數據結構
左邊是ELF的連接視圖,能夠理解爲是目標代碼文件的內容佈局。右邊是ELF的執行視圖,能夠理解爲可執行文件的內容佈局。
注意目標代碼文件的內容是由section組成的,而可執行文件的內容是由segment組成的。app
要注意區分段(segment)和節(section)的概念,這兩個概念在後面會常常提到。
咱們寫彙編程序時,用.text,.bss,.data這些指示,都指的是section,好比.text
,告訴彙編器後面的代碼放入.text section中。
目標代碼文件中的section和section header table中的條目是一一對應的。section的信息用於連接器對代碼重定位。工具
而文件載入內存執行時,是以segment組織的,每一個segment對應ELF文件中program header table中的一個條目,用來創建可執行文件的進程映像。
好比咱們一般說的,代碼段、數據段是segment,目標代碼中的section會被連接器組織到可執行文件的各個segment中。
.text section的內容會組裝到代碼段中,.data, .bss等節的內容會包含在數據段中。佈局
在目標文件中,program header不是必須的,咱們用gcc生成的目標文件也不包含program header。
一個好用的解析ELF文件的工具是readelf
。對我本機上的一個目標代碼文件sleep.o執行readelf -S sleep.o
,輸出以下:ui
There are 12 section headers, starting at offset 0x270: Section Headers: [Nr] Name Type Address Offset Size EntSize Flags Link Info Align [ 0] NULL 0000000000000000 00000000 0000000000000000 0000000000000000 0 0 0 [ 1] .text PROGBITS 0000000000000000 00000040 0000000000000015 0000000000000000 AX 0 0 1 [ 2] .rela.text RELA 0000000000000000 000001e0 0000000000000018 0000000000000018 I 9 1 8 [ 3] .data PROGBITS 0000000000000000 00000055 0000000000000000 0000000000000000 WA 0 0 1 [ 4] .bss NOBITS 0000000000000000 00000055 0000000000000000 0000000000000000 WA 0 0 1 ... ... ... ... [11] .shstrtab STRTAB 0000000000000000 00000210 0000000000000059 0000000000000000 0 0 1 Key to Flags: W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), I (info), L (link order), O (extra OS processing required), G (group), T (TLS), C (compressed), x (unknown), o (OS specific), E (exclude), l (large), p (processor specific)
readelf -S
是顯示文件中的Section信息,sleep.o中共有12個section, 咱們省略了其中一些Section的信息。
能夠看到,除了咱們熟悉的.text, .data, .bss,還有其它Section,這等咱們之後展開講Section的時候還會專門講到。
看每一個Section的Flags咱們也能夠獲得一些信息,好比.text section的Flags是AX,表示要分配內存,而且是可執行的,這一節是代碼無疑了。
.data 和 .bss的Flags的Flags都是WA,表示可寫,需分配內存,這都是數據段的特徵。this
使用readelf -l
能夠顯示文件的program header信息。咱們對sleep.o執行readelf -l sleep.o
。會輸出There are no program headers in this file.
。
program header和文件中的segment一一對應,由於目標代碼文件中沒有segment,program header也就沒有必要了。spa
可執行文件的內容組織成segment,所以program header table是必須的。
section header不是必須的,但沒有strip過的二進制文件中都含有此信息。
對本地可執行文件sleep
執行readelf -l sleep
,輸出以下:3d
Elf file type is DYN (Shared object file) Entry point 0x1040 There are 11 program headers, starting at offset 64 Program Headers: Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flags Align PHDR 0x0000000000000040 0x0000000000000040 0x0000000000000040 0x0000000000000268 0x0000000000000268 R 0x8 INTERP 0x00000000000002a8 0x00000000000002a8 0x00000000000002a8 0x000000000000001c 0x000000000000001c R 0x1 [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2] LOAD 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000560 0x0000000000000560 R 0x1000 LOAD 0x0000000000001000 0x0000000000001000 0x0000000000001000 0x00000000000001d5 0x00000000000001d5 R E 0x1000 LOAD 0x0000000000002000 0x0000000000002000 0x0000000000002000 0x0000000000000110 0x0000000000000110 R 0x1000 LOAD 0x0000000000002de8 0x0000000000003de8 0x0000000000003de8 0x0000000000000248 0x0000000000000250 RW 0x1000 DYNAMIC 0x0000000000002df8 0x0000000000003df8 0x0000000000003df8 0x00000000000001e0 0x00000000000001e0 RW 0x8 NOTE 0x00000000000002c4 0x00000000000002c4 0x00000000000002c4 0x0000000000000044 0x0000000000000044 R 0x4 GNU_EH_FRAME 0x0000000000002004 0x0000000000002004 0x0000000000002004 0x0000000000000034 0x0000000000000034 R 0x4 GNU_STACK 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 RW 0x10 GNU_RELRO 0x0000000000002de8 0x0000000000003de8 0x0000000000003de8 0x0000000000000218 0x0000000000000218 R 0x1 Section to Segment mapping: Segment Sections... 00 01 .interp 02 .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt 03 .init .plt .text .fini 04 .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame 05 .init_array .fini_array .dynamic .got .got.plt .data .bss 06 .dynamic 07 .note.ABI-tag .note.gnu.build-id 08 .eh_frame_hdr 09 10 .init_array .fini_array .dynamic .got
如輸出所示,文件中共有11個segment。只有類型爲LOAD
的段是運行時真正須要的。
除了段信息,還輸出了每一個段包含了哪些section。好比第二個LOAD
段標誌爲R(只讀)E(可執行)的,它的編號是03,表示它包含哪些section的那一行內容爲:03 .init .plt .text .fini
。
能夠發現.text包含在其中,這一段就是代碼段。
再好比第三個LOAD段,索引是04,標誌爲R(只讀),但沒有可執行的屬性,它包含的section有.rodata .eh_frame_hdr .eh_frame
,其中rodata表示只讀的數據,也就是程序中用到的字符串常量等。
最後一個LOAD段,索引05,標誌RW(可讀寫),它包含的節是.init_array .fini_array .dynamic .got .got.plt .data .bss
,能夠看到.data和.bss都包含其中,這段是數據段無疑。
今天先講到這裏,後面的內容這樣組織:
歡迎繼續關注。