elf文件

1 Executable and Linkable Format(ELF)初稿，图请参考ELF_Format手册

1.1 Preface

ELF-可执行链接格式最初是由UNIX系统实验室(USL)作为应用程序二进制接口(ABI)开发和发行。工具接口标准委员会TIS已经将ELF作为运行在Intel32位架构之上的各类型操作系统的可导出对象文件格式标准。ELF标准为开发者提供了一组横跨多运行环境的二进制接口定义来组织软件开发。

1.2 对象文件$leads................

1.2.1 介绍

本部分描述了iABI对象文件格式，也称之为ELF。有三种主要类型的对象文件：

1. 可重组(relocatable)文件包含了适合用来链接其他对象文件的代码和数据，从而创建出可执行或可共享的对象文件；

2. 可执行(executable)文件包含了用于执行的程序，该文件规定了exec如何创建一个程序的进程映像；

3. 可共享对象(shared object)文件包含了用来在两个上下文之间链接的代码和数据。首先，链接器ld将该文件和其他的可重组文件或可共享对象文件进行处理后，创建出新对象文件，其次，动态链接器将该新对象文件与可执行文件或共享对象组合，来共同创建一个进程映像；经过汇编器以及链接器创建成的对象文件，其是在处理器上可直接执行的程序的二进制代表。本部分主要描述文件格式以及其如何用来构建程序。后一部分也描述了对象文件，集中在程序执行所必须的信息上。

1.2.1.1 文件格式

在程序链接和程序执行过程都涉及到对象文件。出于方便和效率，对象文件格式图从链接和运行两个视角来展示文件的内容。

ELF header位于文件的开始处，其用来描述文件的组织结构。Section包含了大量的对象文件信息，从链接的视角来看就是指令、数据、符号表、重组信息等等。Segment和Program 是从程序执行视角来观看的，这将在下部分讲解。

如果存在Program Header table的话，其将告诉操作系统如何创建进程映像。用来创建进程映像（执行程序）的文件必须包含program header table。可重组(relocatable)文件可以没有该信息。Section header table包含了用来描述文件section的信息。每个section在该表中都有一个对应的表项，每个表项给出了诸如section名称、尺寸等等信息。用于链接的文件必须有section header table，其他的对象文件可有可无。

这里需要注意的是，虽然图中Program header table紧接着ELF header，section header table 紧接着sections，实际的文件中并不一定是这样。而且，sections和segments也可以不按次序排放，只有ELF header是固定在文件的首部。

1.2.1.2 数据的表示

对象文件格式支持8位、32位等架构的大量处理器。然而，为了保证其容易扩展到更多的体系架构，因此对象文件提供了一些机器独立的控制数据，用来按照统一的方式标明和解释对象文件的内容。对象文件中其余的数据都是按照目标处理器硬编码的，当然不用考虑该文件是在哪个文件上创建的。

对象文件格式中定义的所有数据结构定义都沿守自然尺寸以及对齐原则。必要时，数据结构可以包含填补内容来保证4字节对象的4字节对齐。数据也可以相对于文件起始位置对齐，例如，包含Elf32_Addr成员的数据结构在文件中将会按照4字节对齐。为了保证可移植性，

EFL中不使用bit域。

1.2.2 ELF Header

1.2.2.1 ELF Header结构

一些对象文件控制结构可能会增长，因为ELF header包含了这些结构的实际尺寸。如果对象文件格式发生改变，那么程序有可能会碰到控制结构比原来大或者比原来小的情况，这样，程序有可能就会忽略一些额外的信息。至于这些丢失的信息如何处理，则依赖于上下文环境。

e_ident 这段最先开始的字节标识该文件为对象文件，并且提供了机器独立的数据，其用来解释文件内容。完整的描述见下面的ELF Identification。

e_type 该成员指定了对象文件的类型。虽然核心文件内容没有明确的规定，但是ET_CORE 类型则专门为该文件保留。

从0xFF00到0xFFFF，为特定处理器保留。剩余所有其他的值也是保留的，用于新类型的对象文件。ET_NONE 0 No

ET_REL 1 Relocatable

ET_EXEC 2 Executable

ET_DYN 3 Shared

ET_CORE 4 Core

ET_LOPROC 0xff00 Processor-specific

ET_HIPROC 0xffff Processor-specific

e_machine 该成员指定了文件适用的计算机架构。除了定义的值之外，其他的值保留，在必要时用于新的计算机架构。

EM_NONE 0 No

EM_M32 1 AT&T

EM_SPARC 2 SPARC

EM_386 3 Intel

EM_68K 4 Motorola

EM_88K 5 Motorola

EM_860 7 Intel

EM_MIPS 8 MIPS

e_version 该成员指定了对象文件版本，1表示该文件为最初文件格式。如果扩展了，则使用更高的编号。EV_NONE 0 Invalid

EV_CURRENT 1 Current

e_entry

该成员标明了系统接管该进程控制的第一条指令的逻辑地址，从而开始了该进程。如果没有关联切入点，则默认为0。

e_phoff 该成员包含了program header table的文件偏移地址（按字节），如果该文件没有program header table，则该成员为0。

e_shoff 该成员包含了section header table的文件偏移地址（按字节），如果该文件没有section header tables，则该成员为0。

e_flags 该成员包含了文件与处理器相关的标识。

e_ehsize 该成员包含了ELF header的尺寸（按字节）。

e_phentsize 包含了program header table中一条表项的字节数，所有表项大小相等。

e_phnum 包含了program header table中表项的数目。如果该文件没有program header table，则该值为0。