程序员的自我修养之ELF文件格式

2024-01-17 10:25:35

深入探究 ELF 文件格式：赋能 Linux 和其他操作系统的基石

ELF 文件格式 ，全称 Executable and Linkable Format，是一种广泛应用于 Linux 和诸多其他操作系统中，用于存储可执行文件和可链接文件格式。它的高度灵活性使其能够容纳各种信息类型，包括代码、数据、符号表和重定位信息。本文将深入探究 ELF 文件格式的架构、内容以及其工作原理。

ELF 文件格式：结构解析

ELF 文件格式采用分段式结构 ，将文件分割为不同段落，每一段具有独立属性和用途。这些段落主要包括：

代码段： 存储程序指令。
数据段： 存储程序数据。
BSS 段： 存储未初始化数据。
符号表段： 列出程序中符号的列表。
重定位段： 保存程序中重定位信息的列表。

此外，ELF 文件格式还包含一个头部，其中包含有关文件自身的信息，如文件类型、架构和入口点。

ELF 文件格式：工作原理

当程序载入内存时，程序加载器会解析 ELF 文件格式的头部和程序头表。这些信息用于将程序代码和数据载入内存。加载器同时也会利用重定位信息来调整程序中的地址，使其指向正确的内存位置。

载入内存后，程序即可执行。程序的入口点，即程序执行起始地址，位于 ELF 文件格式的头部中。

ELF 文件格式：剖析示例

假设我们有一个名为 program.elf 的 ELF 文件，其包含以下内容：

ELF Header：

ELF Header:
  Type: EXEC (Executable file)
  Machine: x86_64
  Entry point: 0x4000

Program Header Table：

Program Header Table:
  [0] Type: LOAD, Segment: .text, Virtual address: 0x4000, File offset: 0x1000, Size in file: 0x1000
  [1] Type: LOAD, Segment: .data, Virtual address: 0x6000, File offset: 0x2000, Size in file: 0x1000

Section Header Table：

Section Header Table:
  [0] Name: .text, Type: PROGBITS, Virtual address: 0x4000, Size in memory: 0x1000, File offset: 0x1000
  [1] Name: .data, Type: PROGBITS, Virtual address: 0x6000, Size in memory: 0x1000, File offset: 0x2000