Linux ELF文件格式详解：对象文件、动态链接与加载

ELF (Executable and Linkable Format) 是一种广泛应用于Linux和其他类Unix系统上的可执行文件格式，它支持程序的加载、链接以及动态链接库（CLibrary）的交互。本文档深入介绍了ELF格式的结构和工作原理。 1. **对象文件（Object Files）**: ELF文件通常从源代码编译后生成，是未链接的中间形式。它们包含一个ELF头（ELF Header），该头定义了文件的整体结构，包括版本信息、类型（如可执行文件或共享库）、数据段（Sections）等。例如，Section 包括代码段、数据段、符号表（Symbol Table）等，用于存储程序的不同部分，如函数、变量和全局标识符。 2. **ELF头（ELF Header）**: 此部分是每个ELF文件的起始，包含了重要的元数据，如文件类型、机器架构、入口点地址等。头部还指示了接下来的数据结构，如Section表和Program Header表的位置。 3. **节（Sections）**: 节是文件中的逻辑区域，它们可能包含代码、数据、调试信息等。每节都有一个唯一的索引（Section Header Table Entry）和类型（如.text、.data、.bss等），定义了其在内存中的位置和属性。 4. **字符串表（String Table）**: 这个表用于存储二进制文件中的非ASCII字符，如函数名、变量名等，便于调试和分析。 5. **符号表（Symbol Table）**: 包含了程序中的全局变量、函数地址等引用信息，对于动态链接和运行时定位至关重要。 6. **重定位（Relocation）**: 在链接过程中，ELF文件可能会包含对目标地址的引用，重定位允许链接器根据最终链接环境调整这些引用，确保正确地指向最终的地址。 7. **程序加载与动态链接**: 当应用程序被加载到内存时，通过Program Header表进行管理和控制。程序加载涉及初始化数据和代码，而动态链接则允许程序在运行时查找并加载所需的共享库（CLibrary），增强了系统的灵活性。 8. **CLibrary（共享库）**: ELF支持动态链接，使得多个程序可以共用相同的代码库，提高资源利用率。CLibrary包含预定义的功能模块，可以在不同的应用程序之间复用。 9. **工具接口标准（Tool Interface Standards, TIS）**: ELF规范定义了一套标准，使得各种工具如编译器、链接器和调试器能够理解和处理ELF文件。TIS版本1.1的 Portable Formats Specification详细说明了这些工具的接口要求。 本文档提供了关于ELF文件格式的全面指南，包括其内部结构、功能组件及其在Linux环境中的应用。理解这些概念有助于开发人员编写兼容ELF的程序，同时对于依赖于ELF的系统维护者和开发者来说，也是不可或缺的技术参考。