Executable and Linkable Format（ELF）

news2025/1/12 18:11:42

File layout

ELF文件有两种视图。程序头表（Program Header）显示在运行时使用的段（Segments），而节头表（Section Header）则列出了二进制文件的所有节（Sections）的集合。程序头表主要用于运行时加载和链接，而节头表则用于调试和符号表等其他目的。程序头表和节头表都是ELF文件中的重要部分，用于描述和组织文件的结构和内容。

ELF头文件定义了使用32位还是64位地址。该头文件包含三个受此设置影响并偏移其后的其他字段的字段。对于32位和64位二进制文件，ELF头文件分别为52或64字节长。

开头四个字节就是0x7F 接上45 4c 46（elf的ascll）

然后一个字节是看看文件种类是64还是32

该字节被设置为1或2，分别表示小端或大端字节序。这会影响从偏移0x10开始的多字节字段的解释方式。

设置为1表示ELF的原始版本和当前版本。

设置目标平台，通常为0

该字段进一步指定了ABI版本。它的解释取决于目标ABI。Linux内核（至少2.6之后）没有对其进行定义，因此对于静态链接的可执行文件，它会被忽略。在这种情况下，EI_PAD的偏移和大小为8。如果e_ident[EI_OSABI] == 3，则glibc 2.12+将该字段视为动态链接器的ABI版本：它定义了动态链接器功能的列表，将e_ident[EI_ABIVERSION]视为共享对象（可执行文件或动态库）所请求的功能级别，并且如果请求了未知功能，则拒绝加载它，即e_ident[EI_ABIVERSION]大于已知功能的最大值。

当前未使用，应填充为零。

识别对象文件类型。

指令架构

是进程开始执行的入口点的内存地址。该字段的长度取决于先前定义的格式，可以是32位或64位。

指向程序头表的起始位置。它通常紧随文件头之后，对于32位和64位的ELF可执行文件，偏移量分别为0x34或0x40。

指向节头表的起始位置。

对于目标架构的解释取决于具体情况。

该字段包含此标头的大小，通常为64位格式为64字节，32位格式为52字节。

该字段包含程序头表条目的大小。

该字段包含程序头表中条目的数量。

这是节表的

该字段包含包含节名称的节头表条目的索引。

然后是elf header的结尾

Program header

程序头表告诉系统如何创建进程镜像。它位于文件偏移量e_phoff处，并由e_phnum个条目组成，每个条目的大小为e_phentsize。在32位ELF和64位ELF中，布局略有不同，因为为了对齐原因，p_flags在不同的结构位置上。每个条目的结构如下：

0x00000000 PT_NULL 程序头表条目未使用

0x00000001 PT_LOAD 可加载的段

0x00000002 PT_DYNAMIC 动态链接信息

0x00000003 PT_INTERP 解释器信息

0x00000004 PT_NOTE 辅助信息

0x00000005 PT_SHLIB 保留

0x00000006 PT_PHDR 包含程序头表的段

0x00000007 PT_TLS 线程本地存储模板

0x60000000 PT_LOOS 下面参见

0x6FFFFFFF PT_HIOS

0x70000000 PT_LOPROC

0x7FFFFFFF PT_HIPROC PT_LOOS到PT_HIOS（PT_LOPROC到PT_HIPROC）是保留范围，用于操作系统（处理器）特定的语义。

p_flags 段相关的标志（64位结构的位置）。

p_offset 段在文件镜像中的偏移量。

p_vaddr 段在内存中的虚拟地址。

p_paddr 在物理地址相关的系统中，保留用于段的物理地址。

p_filesz 文件镜像中段的大小（以字节为单位）。可能为0。

p_memsz 内存中段的大小（以字节为单位）。

p_flags 段相关的标志（32位结构的位置）。

p_align 0和1表示无对齐要求。否则应为正的、整数的2的幂，p_vaddr等于p_offset对p_align取模。

程序头的结尾（大小）

程序头部表（phdr）

程序头部表（PHT）主要用于运行时。它描述了程序的各个部分应该如何被加载到内存中。简单地说，PHT告诉操作系统如何创建程序的进程映像。它包含一系列的条目，每个条目都指向ELF文件中的一个段（segment），这些段需要被映射到进程的虚拟地址空间中。比如，它会指明哪一部分是代码，哪一部分是数据，哪一部分需要初始化等等。操作系统根据这些信息，决定如何将文件中的内容加载到内存，以及如何设置内存的访问权限（如只读、可执行等）。

节头部表（shdr）

节头部表（SHT）则主要用于链接时和调试时。它描述了文件中所有的节（section）的属性和位置。每个节包含了程序的不同类型的数据，比如代码、数据、符号表、重定位信息等。SHT中的每个条目都定义了一个节的名称、大小、类型等信息。链接器（Linker）利用这些信息来处理符号解析和重定位，而调试器（Debugger）则可以利用这些信息来提供程序的调试功能。