超级玉米人の部屋

ELF魔数#

最前面的Magic 的16个字节 刚好对应 Elf32_Ehdr -> e_ident 这个成员, 这16个字节刚好对应ELF 文件的平台，最开始的4个字节是所有ELF 文件都必须相同的标识码 0x7F 0x45 0x4c 0x46 第一个字节对应ASCII 字符里面的DEL 控制符，后面3个字节刚好是ELF 这3个字母的ASCII码 这4个字节被称为ELF 文件的魔数，几乎所有可执行文件的最开始几个字节都是魔数， 这种魔术被用来确认文件类型，操作系统在加载可执行文件的时候会确认魔数是否正确，乳沟不正确会拒绝加载

文件类型#

e_type 成员表示ELF 文件类型， 每一个文件类型对应一个常量。系统通过这个常量来判断ELF 的真正文件类型，而不是通过文件的扩展名。相关常量以 ET_ 开头

机器类型#

ELF 文件格式被设计成可以在多个平台下使用。这并不表示同一个ELF 文件可以在不同平台下使用，而是表示不同平台下ELF 文件都遵循同一套ELF文件标准，

e_machine 成员就表示该ELF文件的平台属性，比如3表示的ELF文件只能在Intel x86 机器下使用，相关的量以 EM_ 开头

段表#

ELF 文件中具有许多的段，段表就是保存这些段的基本属性的结构。段表是ELF 文件中除了文件头以外最重要的文件结构，它描述了ELF 的各个段的星系，比如每一个段的段名，段的长度，在文件中的偏移，读写权限及段的其他属性，段表在ELF 文件头的 e_shoff 成员决定

我们使用的 objdump -h 来查看 ELF 文件中所包含的段 但是 这个命令只是把ELF 文件中关键的段显示了出来，而省略了其他的辅助性的段，比如 符号表， 字符串表，段名字符串表，重定位表etc。 我们可以使用 readelf 工具来查看看ELF 文件的段，他显示出来的结果才是真正的段表结构

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readelf -S SimpleSection.o

readelf 输出结果就是ELF 文件段表的内容，那么就让我们对照这个输出来看看段表的结构。段表的结构比较简单，他是一个以 **Elf32_Shdr **又被称为段描述符

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typedef struct
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{
3
  Elf32_Word  sh_name;    /* Section name (string tbl index) */
4
  Elf32_Word  sh_type;    /* Section type */
5
  Elf32_Word  sh_flags;    /* Section flags */
6
  Elf32_Addr  sh_addr;    /* Section virtual addr at execution */
7
  Elf32_Off  sh_offset;    /* Section file offset */      // **段地址对齐**
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  Elf32_Word  sh_size;    /* Section size in bytes */
9
  Elf32_Word  sh_link;    /* Link to another section */
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  Elf32_Word  sh_info;    /* Additional section information */
11
  Elf32_Word  sh_addralign;    /* Section alignment */
12
  Elf32_Word  sh_entsize;    /* Entry size if section holds table */
13
} Elf32_Shdr;
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typedef struct
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{
17
  Elf64_Word  sh_name;    /* Section name (string tbl index) */
18
  Elf64_Word  sh_type;    /* Section type */
19
  Elf64_Xword  sh_flags;    /* Section flags */
20
  Elf64_Addr  sh_addr;    /* Section virtual addr at execution */
21
  Elf64_Off  sh_offset;    /* Section file offset */
22
  Elf64_Xword  sh_size;    /* Section size in bytes */
23
  Elf64_Word  sh_link;    /* Link to another section */
24
  Elf64_Word  sh_info;    /* Additional section information */
25
  Elf64_Xword  sh_addralign;    /* Section alignment */
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  Elf64_Xword  sh_entsize;    /* Entry size if section holds table */
27
} Elf64_Shdr;

段地址对齐#

有些段对段地址的对齐有要求，比如我们假设有一个段刚开始的位置包含了一个double 变量，因为Intel x86 系统要求浮点数的存储地址必须是本身的整数倍，也就是说保存的 double 变量的地址必须是 8 字节的整数倍，这样对一个段来说，它的 sh_addr 必须是8字节的整数倍。由于地址对齐的数量都是2的指数倍，sh_addralign 表示地址对齐数量中的质数，即sh_addrlign = 3 表示对齐位$2^3$倍，一此类推

所以一个段的地址必须满足下面的条件

如果 sh_addralign = 0 | 1 则表示该段没有对齐要求

段的类型#

sh_type 段的名字只是在链接和编译过程中有意义，但是它不能真正表示段的类型 我们也可以将一个数据段的命名位 .text 对于编译器和连接器来说主要决定段的属性的是段的类型和段的标志位 sh_type & sh_flags 相关常量以 SHT_ 开头

段的标志位#

表示该段在进程虚拟地址空间中的属性，比如是否可惜，是否可执行等。相关常量以 SHF_ 开头

段的链接信息#

如果段的类型是与链接相关的（无论是动态链接或者是静态链接），比如重定位表，符号表等 则 sh_line & *sh_info *

而对于其他类型的段，这两个成员没有意义

重定位表#

链接器在处理目标文件的时，须要对目标文件中某些部位进行重定位，即代码段和数据段中那些对绝对地址的引用的位置，这些重定位星系都记录在ELF 文件的重定位表中，对于每个需要重定位的代码段或者数据段，都会有相应的重定位表

字符串表#

ELF 文件中用到了很多字符串，比如段名，变量名等，因为字符串长度往往是不定的，所以用固定的结构来表示它比较困难，一种很常见的做法就是把字符串集中起来存放到一个表，然后使用字符串在表中的偏移来引用字符串

ELF 符号表的结构#

ELF 文件表在往往是文件中的一个段，段名一般叫’.symtab’ 符号表的结构是一个Elf32_Sym 结构的数组每个Elf32_Sym 结构因对一个符号

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typedef struct
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{
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  Elf32_Word  st_name;    /* Symbol name (string tbl index) */
4
  Elf32_Addr  st_value;    /* Symbol value */
5
  Elf32_Word  st_size;    /* Symbol size */
6
  unsigned char  st_info;    /* Symbol type and binding */
7
  unsigned char  st_other;    /* Symbol visibility */
8
  Elf32_Section  st_shndx;    /* Section index */
9
} Elf32_Sym;
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typedef struct
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{
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  Elf64_Word  st_name;    /* Symbol name (string tbl index) */
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  unsigned char  st_info;    /* Symbol type and binding */
15
  unsigned char st_other;    /* Symbol visibility */
16
  Elf64_Section  st_shndx;    /* Section index */
17
  Elf64_Addr  st_value;    /* Symbol value */
18
  Elf64_Xword  st_size;    /* Symbol size */
19
} Elf64_Sym;

符号类型和绑定信息#

si_info该成员低4位表示符号的类型，高28位表示符号的绑定信息

这是符号的绑定信息

这是符号类型

符号所在段#

st_shndx 如果符号定义在本目标文件中，那么这个成员表示符号所在段表中的下标；但是如果符号不是定义在本目标文件中，或者对于有些特殊符号，sh_shndx 的值有些特殊

符号表所在段的特殊常量

符号值#

每一个符号都有一个对应的值，需要按照这几种情况区别对待

• 在目标文件中，如果是符号的定义并且该符号不是’COMMON’块，则st_value 表示该符号在段中的偏移。即符号所对应的函数或变量位于由 st_shndx 指定的段，偏移 st_value 的位置
• 在可执行文件中，st_value 表示富豪的虚拟地址。这个虚拟地址对于动态连接器来所十分有用

我们可以使用 readelf 工具来查看ELF 文件的符号

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readelf -s SimpleSection.o

输出结果中的 Ndx列就是表示该符号所表示的段