深入解析ELF文件格式：从编译到链接

"这篇文档是滕启明在2003年5月为北京大学信息科学技术学院操作系统实验室撰写的关于ELF文件格式分析的技术笔记。该笔记详细介绍了ELF（Executable and Linkable Format）文件格式规范，并通过分析一个简单的C语言程序，展示了编译和链接过程如何生成可重定位和可执行的文件格式。ELF是UNIX类操作系统广泛使用的二进制文件格式，对于理解操作系统的静态和动态组件组装技术具有重要意义。文档还涉及到SYSTEMV ABI和 LSB（Linux Standard Base）等相关标准，以及目标文件中的数据表示、节区、字符串表、符号表、重定位信息、程序加载和动态链接等核心概念。" 正文： ELF文件格式是UNIX和类UNIX操作系统中普遍采用的一种目标文件和可执行文件格式，它包含了代码、数据、重定位信息等多种元素，用于编译和链接过程。ELF文件由多个部分组成，如ELF Header、Section Headers、String Table、Symbol Table、Relocation Entries、Program Headers等。 1. ELF Header：位于文件的开头，包含有关整个文件的基本信息，如文件类型、机器架构、版本信息等。 2. Section Headers：定义了文件的各个节区，每个节区包含特定类型的代码或数据，如.text（代码）、.data（已初始化数据）、.bss（未初始化数据）等。节区头部表格列出所有节区的信息，包括名称、类型、大小和位置。 3. 特殊节区：如.symtab（符号表）、.strtab（字符串表）、.rela（重定位表）等，它们分别存储着程序的符号信息、字符串信息和重定位信息。 4. 符号表：记录了程序中的符号，包括函数、变量等，st_info字段标识符号的性质，如是否是函数、数据或全局变量。符号类型进一步定义了符号的用途，如STT_OBJECT、STT_FUNC等。 5. 重定位信息：用于链接阶段调整代码和数据的地址，重定位表项描述了每个需要重定位的位置及其类型，重定位类型如RELATIVE、ABSOLUTE等，表明如何修改内存中的值。 6. 程序加载和动态链接：ELF文件通过Program Headers指示操作系统如何加载到内存中，程序加载描述了每个节区如何映射到进程地址空间。动态链接允许程序在运行时与共享库进行链接，全局偏移表（GOT）和过程链接表（PLT）是动态链接中的关键结构，它们实现了对动态链接库函数的调用。 这篇技术笔记深入剖析了ELF文件格式的各个方面，不仅提供了理论知识，还通过实例展示了从源代码到可执行文件的转换过程，对于学习和理解操作系统原理、编译器工作方式以及软件开发流程具有很高的价值。