PE文件基础

① PE (Portable Executable)：微软参考COFF(Common Object File Format)规范，在Windows NT系统上制定的一种标准，

用于exe可执行文件、obj目标文件和dll动态链接库等文件格式。PE32+是PE的64位扩展，其并未添加额外结构，只是把原来32位的字段变成了64位。

与COFF一样，PE也是基于段(Segment，注：有时也被叫节Section)的结构，

按照不同属性将信息分段存放，常见的段有：代码段(.text)、数据段(.data)、只读数据段(.rdata)、资源表(.rsrc)、重定位表(.reloc)等。

因为PE文件在装载时被直接映射到进程的虚拟空间中运行，它是进程的虚拟空间的映像。所以PE文件很多时侯被叫做映像文件(Image File)。

② RVA (Relative Virtual Address)：相对于PE文件装载基地址(Base Address)的一个地址偏移。

③ windows系统使用的x86的处理器，为小端序；WORD的二进制1A实际的数值为：5402（数学写法为：1A）；

DWORD的二进制B26A实际的数值为：409613746（数学写法为：6AB2）

PE文件结构：

注1：IMAGE_DOS_HEADER、IMAGE_NT_HEADER、IMAGE_SECTION_HEADER等都定义在winNT.h中
注2：IMAGE_DOS_HEADER和DOS Stub是兼容DOS应用而存在的结构，PE文件的内容从IMAGE_NT_HEADER开始

typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER {      // DOS .EXE header
    WORD   e_magic;                     // Magic number
    WORD   e_cblp;                      // Bytes on last page of file
    WORD   e_cp;                        // Pages in file
    WORD   e_crlc;                      // Relocations
    WORD   e_cparhdr;                   // Size of header in paragraphs
    WORD   e_minalloc;                  // Minimum extra paragraphs needed
    WORD   e_maxalloc;                  // Maximum extra paragraphs needed
    WORD   e_ss;                        // Initial (relative) SS value
    WORD   e_sp;                        // Initial SP value
    WORD   e_csum;                      // Checksum
    WORD   e_ip;                        // Initial IP value
    WORD   e_cs;                        // Initial (relative) CS value
    WORD   e_lfarlc;                    // File address of relocation table
    WORD   e_ovno;                      // Overlay number
    WORD   e_res[];                    // Reserved words
    WORD   e_oemid;                     // OEM identifier (for e_oeminfo)
    WORD   e_oeminfo;                   // OEM information; e_oemid specific
    WORD   e_res2[];                  // Reserved words
    LONG   e_lfanew;                    // File address of new exe header
} IMAGE_DOS_HEADER, *PIMAGE_DOS_HEADER;

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD    Machine;
    WORD    NumberOfSections;
    DWORD   TimeDateStamp;
    DWORD   PointerToSymbolTable;
    DWORD   NumberOfSymbols;
    WORD    SizeOfOptionalHeader;
    WORD    Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
    DWORD   VirtualAddress;
    DWORD   Size;
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES    16

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 {
    WORD        Magic;
    BYTE        MajorLinkerVersion;
    BYTE        MinorLinkerVersion;
    DWORD       SizeOfCode;
    DWORD       SizeOfInitializedData;
    DWORD       SizeOfUninitializedData;
    DWORD       AddressOfEntryPoint;
    DWORD       BaseOfCode;
    ULONGLONG   ImageBase;
    DWORD       SectionAlignment;
    DWORD       FileAlignment;
    WORD        MajorOperatingSystemVersion;
    WORD        MinorOperatingSystemVersion;
    WORD        MajorImageVersion;
    WORD        MinorImageVersion;
    WORD        MajorSubsystemVersion;
    WORD        MinorSubsystemVersion;
    DWORD       Win32VersionValue;
    DWORD       SizeOfImage;
    DWORD       SizeOfHeaders;
    DWORD       CheckSum;
    WORD        Subsystem;
    WORD        DllCharacteristics;
    ULONGLONG   SizeOfStackReserve;
    ULONGLONG   SizeOfStackCommit;
    ULONGLONG   SizeOfHeapReserve;
    ULONGLONG   SizeOfHeapCommit;
    DWORD       LoaderFlags;
    DWORD       NumberOfRvaAndSizes;
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER64, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER64;

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    //
    // Standard fields.
    //

    WORD    Magic;
    BYTE    MajorLinkerVersion;
    BYTE    MinorLinkerVersion;
    DWORD   SizeOfCode;
    DWORD   SizeOfInitializedData;
    DWORD   SizeOfUninitializedData;
    DWORD   AddressOfEntryPoint;
    DWORD   BaseOfCode;
    DWORD   BaseOfData;

    //
    // NT additional fields.
    //

    DWORD   ImageBase;
    DWORD   SectionAlignment;
    DWORD   FileAlignment;
    WORD    MajorOperatingSystemVersion;
    WORD    MinorOperatingSystemVersion;
    WORD    MajorImageVersion;
    WORD    MinorImageVersion;
    WORD    MajorSubsystemVersion;
    WORD    MinorSubsystemVersion;
    DWORD   Win32VersionValue;
    DWORD   SizeOfImage;
    DWORD   SizeOfHeaders;
    DWORD   CheckSum;
    WORD    Subsystem;
    WORD    DllCharacteristics;
    DWORD   SizeOfStackReserve;
    DWORD   SizeOfStackCommit;
    DWORD   SizeOfHeapReserve;
    DWORD   SizeOfHeapCommit;
    DWORD   LoaderFlags;
    DWORD   NumberOfRvaAndSizes;
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS64 {
    DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS64, *PIMAGE_NT_HEADERS64;

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
    DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

typedef struct _IMAGE_ROM_HEADERS {
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_ROM_OPTIONAL_HEADER OptionalHeader;
} IMAGE_ROM_HEADERS, *PIMAGE_ROM_HEADERS;

#ifdef _WIN64
typedef IMAGE_NT_HEADERS64                  IMAGE_NT_HEADERS;
typedef PIMAGE_NT_HEADERS64                 PIMAGE_NT_HEADERS;
#else
typedef IMAGE_NT_HEADERS32                  IMAGE_NT_HEADERS;
typedef PIMAGE_NT_HEADERS32                 PIMAGE_NT_HEADERS;
#endif

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME              8

typedef struct _IMAGE_SECTION_HEADER {
    BYTE    Name[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];
    union {
        DWORD   PhysicalAddress;
        DWORD   VirtualSize;
    } Misc;
    DWORD   VirtualAddress;
    DWORD   SizeOfRawData;
    DWORD   PointerToRawData;
    DWORD   PointerToRelocations;
    DWORD   PointerToLinenumbers;
    WORD    NumberOfRelocations;
    WORD    NumberOfLinenumbers;
    DWORD   Characteristics;
} IMAGE_SECTION_HEADER, *PIMAGE_SECTION_HEADER;

程序编译后，变量与函数存储在PE文件中的位置如下：

注：BSS段存放的是未初始化的全局变量与静态变量（含全局和局部）；以上代码，vc编译器会去除BSS段，将这部分内容直接放到数据段中

主要的原因是段的最小单元为4KB，所以为了节省PE文件、内存占用及加快PE文件的映射过程，vc编译器会尽量将属性一致的段进行合并

数据目录

① 一般来说，导出表、导入表、导入地址表存放在.rdata段（只读数据段）、重定位表存放在独立的.reloc段（重定位表段）

② 在PE文件中，将段表中各段的VirtualAddress（段的RVA）及VirtualSize（段的实际大小）与所求RVA比较，就可知该RVA落在哪个段中

假设落在段A中，则所求RVA在PE文件中offset为：段A的PointerToRawData + （所求RVA - 段A的VirtualAddress）

（1）导出表

导出符号：当前模块(DLL)导出供其他模块使用的函数和变量。

注1：Base一般为1，AddressOfNames、AddressOfNameOrdinals指向的表的size一致，且里面元素一一对应

注2：AddressOfFunctions指向的表的size >= AddressOfNames指向的表的size，主要有以下两点原因导致：

① 当在def文件中指定的符号Ordinal不连续时，会导致一些空地址（即：0地址）元素

如：导出2个Orinal为1，3的符号，那么AddressOfFunctions指向的表的size为3（第2个元素为空地址），AddressOfNames指向的表的size为2

def文件符号导出如下：

DllAdd @ 1

g_nDll @ 3

② 在def中只导出Ordinal而不导出符号名称  如：DllAdd @ 1 NONAME

注3：符号在导出地址表（EAT）中的索引号为：名字序号对应表中的Ordinal - Base

导出方法：

① 在代码中使用__declspec(dllexport)关键字

② def文件

③ 链接器/export参数

（2）导入表：

导入符号：在当前模块使用，但在其他模块(DLL)中定义实现的函数和变量。

导入方法：

① 在dll的头文件中，对导出的函数和变量使用__declspec(dllimport)

② 链接dll的导入库

每个导入模块(dll)使用一个IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR结构体存放，并以全0内容的IMAGE_IMPORT_DESCRIPTOR作为结尾。

IAT、INT中的元素使用IMAGE_THUNK_DATA结构体存放， 并以全0内容的IMAGE_THUNK_DATA作为结尾。

IAT中IMAGE_THUNK_DATA最高位为1，则低31位为导入符号的序号值；否则IMAGE_THUNK_DATA为指向IMAGE_IMPORT_BY_NAME结构的RVA。

动态连接器使用IMAGE_IMPORT_BY_NAME的Hint值去定位符号在目标导出表中的位置，若刚好找到则命中，如果没命中就按照二分查找方法进行符号查找。

INT未绑定时，内容与IAT一样；绑定时，IMAGE_THUNK_DATA中存放的是导入符号运行时的虚拟内存地址，如果外部模块的时间戳与TimeDataStamp一致，

且在载入外部模块未发生重定基址，则直接使用该地址来访问该符号；否则，使用IAT进行符号解析与查找。

注1：在动态链接器刚完成映射还没有开始重定位和符号解析时，IAT中元素值表示相对应的导入符号的序号或者是符号名；当完成该模块链接时，元素值会被动态链接器改成该符号的真正地址。

注2：程序每次运行时，所有被依赖的dll都会被装载，然后一系列的导入导出符号依赖关系都会被重新解析。然而在大多数情况下，这些dll都会以同样的顺序被装载到同样的内存地址，所以它们的导出符号的地址都是不变的。

若将这些导出函数的地址保存到模块的导入表中，就可以省去每次启动时符号解析过程，这种DLL性能优化方式被叫做DLL绑定(DLLBinding)。

（3）导入地址表

注：导入地址表(IAT)存放着所有导入模块的地址信息（外部地址），各个模块之间用一个4字节的0隔开。模块的先后顺序不保证与导入表模块的顺序一致。

（4）重定位表

按照基址生成出的绝对地址，如果目标地址被占用或基于安全考虑，则这些地址就需要重定位。

类型(高4位)	含义
0	无意义，仅用来做对齐用
1	高16位需要修正
2	低16位需要修正
3	32位都需要修正

PE文件工具

https://down.52pojie.cn/Tools/PEtools/

 （1）PE-Explorer

（2）LordPE

（3）ExeinfoPe