初次見面

大家好，我是 ELF 文件，大名叫 Executable and Linkable Format。

經(jīng)常在 Linux 系統(tǒng)中開發(fā)的小伙伴們，對(duì)于我肯定是再熟悉不過了，特別是那些需要了解編譯、鏈接的家伙們，估計(jì)已經(jīng)把我研究的透透的。

為了結(jié)識(shí)更多的小伙伴，今天呢，就是我的開放日，我會(huì)像洋蔥一樣，一層一層地?fù)荛_我的心，讓更多的小伙伴來了解我，歡迎大家前來圍觀。

以前啊，我看到有些小伙伴在研究我的時(shí)候，看一下頭部的匯總信息，然后再瞅幾眼 Section 的布局，就當(dāng)做熟悉我了。

從科學(xué)的態(tài)度上來說，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，未達(dá)究竟。

當(dāng)你面對(duì)編譯、鏈接的詳細(xì)過程時(shí)，還是會(huì)一臉懵逼。

今天，我會(huì)從字節(jié)碼的顆粒度，毫無保留、開誠(chéng)布公、知無不言、言無不盡、赤膽忠心、一片丹心、鞠躬盡瘁、死而后已的把自己剖析一遍，讓各位看官大開眼界、大飽眼福。

您了解這些知識(shí)之后呢，在今后繼續(xù)學(xué)習(xí)編譯、鏈接的底層過程，以及一個(gè)可執(zhí)行程序在從硬盤加載到內(nèi)存、一直到 main 函數(shù)的執(zhí)行，心中就會(huì)非常的敞亮。

也就是說，掌握了 ELF 文件的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，是理解編譯、鏈接和程序執(zhí)行的基礎(chǔ)。

你們不是有一句俗話嘛：磨刀不誤砍柴工！

好了，下面我們就開始吧！

文件很單純，復(fù)雜的是人

作為一種文件，那么肯定就需要遵守一定的格式，我也不例外。

從宏觀上看，可以把我拆卸成四個(gè)部分：

圖中的這幾個(gè)概念，如果不明白的話也沒關(guān)系，下面我會(huì)逐個(gè)說明的。

在 Linux 系統(tǒng)中，一個(gè) ELF 文件主要用來表示 3 種類型的文件：

既然可以用來表示 3 種類型的文件，那么在文件中，肯定有一個(gè)地方用來區(qū)分這 3 種情況。

也許你已經(jīng)猜到了，在我的頭部?jī)?nèi)容中，就存在一個(gè)字段，用來表示：當(dāng)前這個(gè) ELF 文件，它到底是一個(gè)可執(zhí)行文件？是一個(gè)目標(biāo)文件？還是一個(gè)共享庫(kù)文件？

另外，既然我可以用來表示 3 種類型的文件，那么就肯定是在 3 種不同的場(chǎng)合下被使用，或者說被不同的家伙來操作我：

可執(zhí)行文件：被操作系統(tǒng)中的加載器從硬盤上讀取，載入到內(nèi)存中去執(zhí)行；

目標(biāo)文件：被鏈接器讀取，用來產(chǎn)生一個(gè)可執(zhí)行文件或者共享庫(kù)文件；

共享庫(kù)文件：在動(dòng)態(tài)鏈接的時(shí)候，由 ld－linux．so 來讀取；

就拿鏈接器和加載器來說吧，這兩個(gè)家伙的性格是不一樣的，它們看我的眼光也是不一樣的。

鏈接器在看我的時(shí)候，它的眼睛里只有 3 部分內(nèi)容：

也就是說，鏈接器只關(guān)心 ELF header， Sections 以及 Section header table 這 3 部分內(nèi)容。

加載器在看我的時(shí)候，它的眼睛里是另外的 3 部分內(nèi)容：

加載器只關(guān)心 ELF header， Program header table 和 Segment 這 3 部分內(nèi)容。

對(duì)了，從加載器的角度看，對(duì)于中間部分的 Sections， 它改了個(gè)名字，叫做 Segments（段）。換湯不換藥，本質(zhì)上都是一樣一樣的。

可以理解為：一個(gè) Segment 可能包含一個(gè)或者多個(gè) Sections，就像下面這樣：

這就好比超市里的貨架上擺放的商品：有礦泉水、可樂、啤酒，巧克力，牛肉干，薯片。

從理貨員的角度看：它們屬于 6 種不同的商品；但是從超市經(jīng)理的角度看，它們只屬于 2 類商品：飲料和零食。

怎么樣？現(xiàn)在對(duì)我已經(jīng)有一個(gè)總體的印象了吧？

其實(shí)只要掌握到 2 點(diǎn)內(nèi)容就可以了：

一個(gè) ELF 文件一共由 4 個(gè)部分組成；

鏈接器和加載器，它們?cè)谑褂梦业臅r(shí)候，只會(huì)使用它們感興趣的部分；

還有一點(diǎn)差點(diǎn)忘記給你提個(gè)醒了：在 Linux 系統(tǒng)中，會(huì)有不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述上面所說的每部分內(nèi)容。

我知道有些小伙伴比較性急，我先把這幾個(gè)結(jié)構(gòu)體告訴你。

初次見面，先認(rèn)識(shí)一下即可，千萬不要深究哦。

描述 ELF header 的結(jié)構(gòu)體：