目標檔案結構介紹

        開發人員開發的代碼，需要經過編譯和連結兩個過程，才能產生最終的可執行檔，或共用檔案（Linux的.so或windows的.dll檔案）。其中連結檔案（或稱為目標檔案，在Linux下為.o，在windows下為.obj）是編譯器編譯後產生的檔案。在連結時，連結器再將它連結成為可執行檔或共用檔案等。

        目標檔案的格式主要是Linux平台下的ELF(ExecutableLinkable Format)和Windows平台的PE(Portable
Executable)。

        本文以ELF為例介紹目標檔案。

        

       ELF檔案的結構如，左右兩側分別為連結視角和執行視角，執行視角中，主要是將連結視角中的多個屬性相同的Section（如.rodata和.code都是唯讀）的Section作為一個Segment，以便在作業系統進程應用程式裝載時，可以減少因按頁分配（4KB每頁）導致的記憶體浪費。

        本文主要是連結視角來研究ELF檔案。

       1.      檔案頭：

               主要包括ELF魔數、硬體平台版本、入口地址、程式頭入口和長度、段表的位置和長度及段的數量等。

               ELF魔數：每一種檔案有一個固定的魔數，作業系統可以通過ELF魔數判斷是否為正確的可執行檔，如果不正確，則拒絕執行；

               段表的位置和長度：連結器通過此資訊擷取段表的位置和長度資訊

               段表字串表的下標：段表字串表的下標，通過此下標可以找到段表字串表（此段中儲存了段表中用到的字串）

       2.      段表（Setion header tabls）：

               描述ELF檔案中每一個段的段名、類型、地址、長度、位移、對齊要求等資訊。

               這裡的“段名”是一個數值，為段表字串表中的位移。段表字串表也是一個段，裡面儲存了段表中用到的字串。

       3.      段（Sections）：

               ELF檔案中有很多段，比較重要的為程式碼片段、資料區段、唯讀資料區段、BSS段、重定位表、符號表等，

               1)      程式碼片段

                       儲存編譯產生的機器指令序列

               2)      資料區段

                       已初始化的全域變數

               3)      唯讀資料區段

                       唯讀變數，編譯器可能將唯讀全域變數放在.rodata段，而局部常量定義可能在編譯期間將使用的代碼替換為了值，除非有取地址操作，才在棧上分配空間。但這都取決於編譯器。

               4)      BSS段

                       未經初始化的全域變數和靜態變數（未經初始化的全域變數可能放在BSS段，也可能不放，取決於編譯器）。

               5)      重定位表

                       主要包括：需要重定位的指令地址、需要重定位的符號、以及類型。連結器根據指令地址找到需要重定位的內容，然後通過符號在符號表中找到對應符號的地址，然後再根據類型將此地址填寫到指令中。

               6)      符號表

                      
包括名稱、值、大小、類型和綁定資訊等。

                      
名稱：符號的名稱

                      
值：如果符號是一個函數或變數，則值是此函數或變數的地址

                      
大小：符號佔用的空間的大小

                     
 類型：包括局部符號、全域符號、弱符號。如果是局部符號，則不需要進行重定位；如果是全域符號或弱符號，則需要進行重定位操作；

                      
綁定資訊：可能的取值包括資料對象（變數、資料等）、函數、SECTION、FILE