ELF文件格式详解：核心技术与应用分析

本文详细介绍了ELF（Executable and Linkable Format，可执行和可链接格式）文件格式，它是UNIX类操作系统中广泛采用的目标文件格式，对于理解和开发嵌入式操作系统至关重要。作者北京大学信息科学技术学院操作系统实验室的滕启明在2003年针对降低嵌入式操作系统的开发成本和周期，探讨了利用软件构件复用的思想来构建系统软件。 ELF文件格式规范主要包括以下几个部分： 1. **目标文件中的数据表示**：ELF文件以二进制形式存储，包含了各种数据结构，如节区（sections）、符号表（symbol tables）等，用于描述程序的不同组成部分。 2. **ELFHEADER部分**：这是文件的头部，包含关于文件类型、版本、机器类型等基本信息。 3. **节区（SECTIONS）**：定义了程序的不同区域，如代码段、数据段、初始化数据段等，每个节区有自己的头部信息，用于描述其在内存中的位置和属性。 4. **符号表（SYMBOLTABLE）**：存储了函数名、全局变量等的名称、地址、类型和其他相关信息，便于链接器进行定位和链接。 5. **重定位信息**：为了支持动态链接和位置无关代码，ELF文件中包含重定位表项，记录了代码和数据在内存中的实际地址与目标地址之间的关系。 6. **程序加载和动态链接**：程序头部（ProgramHeader）指导操作系统如何加载和解析程序，包括代码的起始地址、数据段的位置等。动态链接允许程序在运行时加载和调用其他共享库，通过全局偏移表（GOT）和过程链接表（PLT）实现。 本文通过分析一个简单的C语言程序的编译和链接过程，深入剖析了ELF文件的结构和功能，旨在为操作系统中二进制级软件构件的静态和动态组装提供理论基础和技术指导。该报告还指出，研究和应用ELF格式对于优化嵌入式系统开发效率具有重要意义，但所有技术观点仅供参考，未经许可不得对外公开使用。