ELF文件格式详解：符号表与重定位关键

ELF（Executable and Linkable Format）文件格式是用于描述可执行文件和目标文件的二进制格式，广泛应用于Linux、Unix等类Unix系统。当源代码通过编译器处理后，生成的目标文件中包含了符号表和重定位表这两个关键组件。 符号表在ELF文件中扮演着标识符的角色，它记录了在编译过程中创建的全局符号（如全局变量和函数）以及外部引用（即在当前文件中调用但定义在其他文件中的函数或变量）。这样，链接器在链接过程中能够跟踪符号的来源和位置，确保正确地链接各个模块。 重定位表则是编译器为了支持链接时地址调整而创建的，它指示链接器在代码中特定位置进行地址变换。在编译时，目标文件通常使用基于零的相对地址，但在链接阶段，地址会根据链接顺序和程序的起始地址进行重新计算。这个过程涉及到多个节（sections），其中可能包括数据、代码、全局变量等，链接器会合并相同类型的节。 链接过程分为两个主要步骤： 1. 符号解析：链接器查找外部符号的定义，如果是静态库中的，会将相应的代码直接插入最终目标文件。这确保了外部依赖的正确链接。 2. 符号重定位：对代码段中的引用进行调整，包括生成最终的符号表和修改代码中的地址。在这个阶段，还会创建got表（全局偏移表）和plt表（ Procedure Linkage Table）。got表存储了全局变量和函数的地址，通过间接引用实现动态链接。plt表则包含了指向全局函数的跳转指令，当链接器遇到动态链接库中的函数引用时，会在plt表中创建一个条目，等待在运行时进行实际的重定位。 由于动态链接器不会将运行模块加载到固定的地址，导致不同进程中的运行模块地址可能不同，这就要求每个进程拥有独立的got表，以适应各自的地址空间。而plt表的创建则允许在链接时灵活处理函数调用，直到运行时通过重定位确定确切的函数地址。 ELF文件格式是现代操作系统中不可或缺的一部分，其细致的结构和处理机制确保了程序的可靠链接和动态调用，是理解和优化系统性能的重要知识点。