理解ELF执行和链接规范

"执行和链接规范ELF三.pdf" 本文档主要介绍了执行和链接规范中的ELF（Executable and Linking Format）格式，这是Linux系统中广泛使用的可执行文件和共享库的格式。ELF文件用于静态地表示程序，并在运行时通过系统加载到内存中执行。文档分为几个关键部分，包括程序头、程序加载和动态链接。 1. **程序头**： 程序头是对目标文件结构的补充，它提供了关于如何在内存中定位和执行程序的关键信息。程序头表是一个结构体数组，每个结构体描述了一个段或执行程序所需的其他信息。这些段可能包含代码、数据、堆栈等。`e_type`字段标识了文件类型，`e_phoff`字段指定了程序头在文件中的偏移量，`e_entry`是程序的入口点地址，`e_phentsize`和`e_phnum`则分别定义了程序头表中每个条目的大小和数量。 2. **程序加载**： 系统加载程序到内存时，会根据程序头中的信息进行。`e_phoff`指示了程序头在文件中的位置，系统据此确定如何将文件内容映射到内存。每个段的`p_offset`、`p_vaddr`和`p_paddr`字段分别表示文件中的偏移、虚拟地址和可能的物理地址。在大多数现代系统中，由于虚拟内存管理，`p_paddr`通常未指定。 3. **动态链接**： 动态链接是在程序加载后进行的，用于解决程序中符号的引用。系统遍历目标文件，将依赖的库和符号链接在一起，形成完整的进程映像。这涉及到`PLT (Procedure Linkage Table)`和`GOT (Global Offset Table)`等机制。 4. **处理器特定的扩展**： ELF文件格式允许处理器特定的扩展，例如，处理器名称与扩展名组合来定义常量。文档中提到的命名约定，如`__attribute__((__cpu_feature__(feature_name)))`，用于标识处理器支持的功能。 5. **段内容**： 目标文件的段包含了一个或多个节（section），节是数据的逻辑单元，如`.text`（代码）、`.data`（初始化数据）、`.bss`（未初始化数据）等。每个节都有自己的属性和在文件及内存中的布局。 6. **头信息**： 文件头`Elf64_Ehdr`或`Elf32_Ehdr`包含了文件的基本信息，如ELF标识符、版本、入口点地址等。`e_shentsize`和`e_shnum`定义了节头表的大小和数量，`e_shstrndx`则指出节头表中存储节名称的索引。 总结来说，ELF文件格式是Linux和其他类UNIX系统中程序执行和链接的基础，它包含了程序执行所需的所有元数据，从代码和数据的布局到动态链接和内存映射的细节。理解ELF规范对于系统编程、调试和优化具有重要意义。