Linux ELF可执行文件详解：编码规范与加载机制

本文档深入探讨了Linux和Unix系统下可执行文件的编码规范，特别是使用Executable and Linkable Format (ELF)标准。ELF是一种在多种处理器架构上通用的二进制文件格式，支持程序加载、动态链接以及链接库功能。 **一、ELF概述** 1. **ELF文件头**：ELF文件由一个特定的头结构组成，包含了文件类型、机器架构、版本信息等关键元数据。文件头（Figure 1-3）展示了头的结构，包括标识符、头部魔术数、头部大小等字段。 2. **节（Sections）**：文件被划分为多个逻辑段，每个节有其名称、类型（如代码、数据、堆栈等）、内存地址、大小和权限。Section Header Table (Figure 1-9)记录了各个节的详细信息，便于链接器理解和处理。 3. **字符串表（String Table）**：用于存储节名和符号名等非二进制文本数据，方便调试和解析。 4. **符号表（Symbol Table）**：记录了全局变量、函数等符号的地址、类型和名字，这对于动态链接至关重要。 5. **重定位（Relocations）**：描述了符号在实际位置与符号表中的位置不一致时的调整信息，是链接过程中的关键部分。 **二、程序加载与动态链接** 1. **程序头（Program Header）**：定义了进程启动时如何将文件的不同部分映射到内存，包括代码段、数据段、堆、栈等区域。 2. **程序加载**：当程序被执行时，操作系统会根据程序头中的信息进行内存布局，确保每个节正确地放入预期位置。 3. **动态链接**：ELF支持动态链接，即程序运行时可以动态加载和调用共享库。这使得程序的模块化和复用性增强，但同时也涉及到动态链接表（DT表格）的维护。 **三、链接库（CLibrary）** 1. **CLibrary**：Linux下的动态链接库，它提供了程序所需的函数实现，可以在运行时被其他程序加载并调用。 **工具接口标准（Tool Interface Standards, TIS）与 Portable Formats Specification (PFS)**： 文档还涉及了工具间接口的标准和可移植格式规范，这些对于开发和维护兼容的工具链至关重要。 通过阅读这份文档，开发者可以深入了解如何编写、加载和管理在Linux和Unix环境中运行的ELF可执行文件，以及如何处理它们的复杂性，包括符号引用、内存管理和链接机制。掌握这些知识对于系统程序员、工具链开发者和嵌入式工程师来说都是必不可少的。