ELF文件数据布局探索(1)
作为一名Linux小白,第一次看到a.out这个名字,感觉实在是奇怪,搜了一下才知道这是编译器输出的默认可执行文件名
然后vi一下,哇,各种乱码,仔细看看,发现了三个清晰的字符ELF。继续搜索, 第一感觉就是这就是windows下的*.exe
顺便看到了readelf这条命令,就读了一下这个文件,发现这里边好多东西都不懂,后来在学习linux的过程中渐渐明白了
一部分,前几天刚好跟同学说到了关于ELF文件数据布局的问题,今天总结一下(罗嗦了这么多,真是不好意思)。
今天讨论的问题是:我们在源程序中定义的变量是否会被存储在ELF中以及存放在什么地方。让我们一步一步往下看:
先抛出两个结论:
a. data段的数据存储在ELF文件中;
b. bss段的数据不存储在ELF文件中,ELF文件中的bss段只是记录bss段所需要的大小。
1. 对比代码, 下面这段代码用于对比测试:
int main( ) {
return ;
}
测试结果:
du -h a.out
.0K a.out size a.out
text data bss dec hex filename
1056 252 8 1316 524 a.out
2. 全局变量
2.1 未初始化:
int a[];
int main( ) {
return ;
}
测试结果:
du -h a.out
.0K a.out
size a.out
text data bss dec hex filename
153c a.out
可以看出,bss段的值变为了4128,正好是32 + 4096,为什么不是8 + 4096,我想应该是bss段是32字节对齐的,至于初始为什么没有对齐,留待大神解释。
那么为什么a.out的大小还是8.0K呢?大家先想一想。
2.2 初始化
int a[] = { };
int main( ) {
return ;
}
可能有同学要说了,你这只初始化了一个值吗?先往下看:
测试结果:
du -h a.out
12K a.out
size a.out
text data bss dec hex filename
153c a.out
这次bss段值没变,而数据段多了4372 - 252 = 4120,为什么不是4096,说明data段应该也是32字节对齐的。细心的同学肯定发现了,a.out的大小增加
了4K,这说明什么,说明a[1024]数据被写入了ELF文件中,也就是说data段中变量的值全部被写入到了ELF文件中。那现在想一想,为什么bss段增加了而a.out
没有增加呢,说明bss段只是记录了变量占据存储空间的大小,并没有在ELF中为变量分配存储,这里可以证明上面的两个结论是正确的。
现在回答一下上面的问题,为什么我只初始化了一个值,其实我们知道,数组是连续存放的,因此,只要初始化了一个值,其它的数据地址也就确定了。
3. 静态变量
3.1 未初始化
int main( ) {
static int a[];
return ;
}
测试结果:
du -h a.out
.0K a.out
size a.out
text data bss dec hex filename
153c a.out
bss段增加了4096 + 对齐字节,说明未经初始化的静态变量在bss段。
3.2 初始化
int main( ) {
static int a[] = { };
return ;
}
测试结果:
du -h a.out
12K a.out
size a.out
text data bss dec hex filename
153c a.out
data段增加了4096 + 对齐字节,目标文件a.out增加了4K,说明经过初始化的静态变量在data段。
4. 字符串常量
int main( ) {
char *p = "";
return ;
}
测试结果:
du -h a.out
7122 a.out
size a.out
text data bss dec hex filename
a.out
1 int main( ) {
char *p = "";
return ;
}
测试结果:
du -h a.out
.0K a.out
size a.out
text data bss dec hex filename
a.out
可以看到只有text段增加了,而且通过设置不同的长度,第二次比第一增加了10B,说明“确实”是被放在text段了。但经过进一步分析,使用readelf命令,发现实际上
"666666666666"的地址在rodata段范围内,实际上字符串常量是被存储在rodata段中的,size命令看来也是个坑啊!需要指出,rodata段的内容也是要占据ELF文件
存储的,并不仅仅只记录数据大小。
5. 局部变量
这些变量不会存储在ELF中,只有装载ELF时,才会在内存中分配,下一篇文章我会讨论这个问题。
下表是我在Linux内核版本3.2.0的测试结果:
变量属性 | 是否在ELF中 | 是否存储在ELF中 | 段 |
未经初始化的全局变量 | 是 | 否 | bss段 |
经过初始化的全局变量 | 是 | 是 | data段 |
未经初始化的静态变量 | 是 | 否 | bss段 |
经过初始化的静态变量 | 是 | 是 | data段 |
字符串常量 | 是 | 是 | rodata段 |
宏定义常量 | 是 | 是 | rodata段 |
局部变量 | 否 | 否 |
由于本人水平有限,文章中不当和错误之处不可避免,欢迎大家批评指正,愿共同进步!!!
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