ELF文件结构组成

①总共13个节

②每个节都有一个编号。从ELF头开始编号,编号从0开始,编号的作用就是用来索引(找到)不同节的。

③每个.o的都是这样的结构。链接时要做的就是,将ELF格式的.o全部合成为一个完整的ELF格式可执行文件。

④.o中每个节的逻辑地址都是从0开始的

ELF头

ELF格式头放什内容?

放ELF格式所需要的一些基本信息,比如

①系统所规定的字的大小。64 OS:字大小是64bit  32 OS:字大小是32bit

②字节顺序(字节序)  用于说明系统是大端序的还是小端序的。

③其它

1)ELF格式头的大小
2)目标文件类型(可重定位目标文件、可执行目标文件、共享目标文件)
3)CPU架构:X86 或 X86_64、AMD_64
4)等等

使用readelf,查看“可重定位目标文件”的ELF头信息

readelf:读取目标文件的ELF格式信息的,跟-h选项的话,就是查看ELF格式头信息。

[root@localhost ~]# readelf -h test.o
ELF Header:
Magic: 7f 4c
Class: ELF64
Data: 's complement, little endian
Version: (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version:
Type: REL (Relocatable file)
Machine: Advanced Micro Devices X86-
Version: 0x1
Entry point address: 0x0
Start of program headers: (bytes into file)
Start of section headers: (bytes into file)
Flags: 0x0
Size of this header: (bytes)
Size of program headers: (bytes)
Number of program headers:
Size of section headers: (bytes)
Number of section headers:
Section header string table index:

.text

存放所有函数的机器指令,不过某些常量也会直接和指令一起存在.text当中。.text:也是只读节

eg:

int main(void)
{
int a = ;
a = a + ; //表达式中的100会直接和指令放在一起
}

.rodata

只读数据节,存放只读数据(放某些常量数据)。

eg:

int a = ;
printf("%d", a); char *p = "hello world";

格式字符串"%d"和"hello world"这两个字符串常量,都放在了.rodata中。

.data 

①初始化了全局变量

int a = ; //初始化了的全局变量,a就是在.data节中

int main(void)
{
printf("%d\n", a);
}

②初始化了的静态局部变量

int main(void)
{
static int b = ;//已经初始化了的静态局部变量 printf("%d", a);
}

初始化了的静态局部变量的空间就开辟在.data中。

注意:如果没有static的话,b就是自动局部变量,b空间开辟于栈中。但是只有程序运行起来后才有栈这个东西,因此作为还处在编译阶段的.o来说,自动局部变量还不存在,或者说还只是以函数代码的形式存在于.text中。当程序运行起来有了栈之后,该函数的代码会在栈中开辟自动局部变量的空间,并将数据101存入开辟的空间。

.bss

①未初始化的全局变量

int a; //未初始化了的全局变量

int main(void)
{
printf("%d", a);
}

②未初始化的静态局部变量

int main(void)
{
static int b;//未初始化的静态局部变量 printf("%d", a);
}

由于没有初始化数据,所以其实不占用空间,因此在.o中,.bss只是一个占位符,只有当程序真正运行起来后,才会在内存上真正的开辟.bss的空间,并在.bss空间中开辟a和b的空间,并制自动初始化为0。所以在.o中,.bss只是一个理论上的存在。

.o为什么没有开辟.bss空间?

没有实际要存放的数据,开辟空间只是浪费空间。你要知道.o这个文件是存在我们的电脑硬盘上的,.o如果有.bss空间的话,.bss是要占硬盘空间的。

.symtab:符号表

参考:.symtab

symtab记录什么

每一个.o文件都有一个符号表,用于存放.o中所定义和引用的全局符号信息(函数和全局变量的符号信息)。

比如a.c
int a = ; int fun(int a)
{
...
} extern int b; //定义在了b.c中 int main(void)
{
b = ; fun2(); //fun2定义在了c.c中
} a.c -> a.o
b.c -> b.o
c.c -> c.o

a.o的.symtab符号表就记录如下符号的信息。

①a.o中定义的符号信息

a:a.o自己定义的全局变量符号
fun:a.o自己定义的函数符号
main:a.o自己定义的函数符号

②a.o中引用的符号信息

b:a.o引用的在b.o中定义的全局变量符号
fun2:a.o引用的在c.o中定义的fun2函数符号

注意:.symtab符号表并不记录符号的名字

.symtab记录符号的基本信息,符号是否有定义,符号对应的空间在哪个节中等,但是符号的名字本身并不存在符号表中。

.symtab符号表的意义

众多的.o之所以能被链接在一起,这张符号表所记录的信息功不可没。比如,a.o中引用的b和fun2,被定义在了b.o中,将a.o和b.o链接在一起时,必须查看各个.o中的.symtab表,才能将各自符号的定义和引用关联起来。

注意:符号表并不记录自动局部变量的符号。

int fun()
{
int a = ;
...
}

为什么不记录自动局部变量的符号?

自动局部变量是在程序运行起来有了栈以后才有的,在编译阶段fun函数的int a = 100,在fun函数中只是压栈和弹栈的代码。当程序运行起来有了栈后,当fun函数开始运行时,fun的压栈代码会开辟自动局部变量的空间,fun函数结束时会调用弹栈代码自动释放空间。但是如果是static修饰的静态局部变量的话,符号表中会记录符号,因为在编译阶段就会处理静态局部变量。

.rel.text

将多个.o链接到一起时,每个.o的.text会被整合为一个.text,整合.text时就必须依赖.rel.text所记录的一些有关.text中指令的位置信息。

.rel.data

将多个.o链接到一起时,每个.o的.data会被整合为一个.data,整合到一起时,就必须要依赖.rel.data所记录的一些有关.data的信息。

.debug

符号调试表,记录调试信息,编译时必须加-g选项,编译时才会在.debug节中加入调试信息。

.line 

存放代码行号,因为调试的时候往往需要显示源码的行号。只有gcc编译时加了-g选项后,才会加入行号信息。

.strtab

字符串表

.symtab、.debug所用到符号名字、每个节的节名字(比如.text等)、源文件名字(***.c)等,都存在.strtab中

比如:
.text\0.rodata\0......fun\0main\0

节头部表

描述目标文件中的每个节的某些相关信息

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