Linux可执行文件的格式ELF

在Linux中，可执行文件的格式是ELF格式，而有一些命令可以帮助我们了解它们更多的“秘密”，以此来帮助我们解决问题。

示例程序

我们的示例程序如下：

//hello.c
#include<stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
    printf("hello shouwangxiansheng\n");
    return 0 ;
}

编译，得到hello可执行文件。

$ gcc -o hello hello.c

查看文件类型

file命令可以用来查看文件类型：

$ file hello
hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/l, for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=8f1de0f59bdfe9aaff85ade6898173aa436b296a, not stripped

从结果中，我们可以知道，它是ELF可执行文件，且是64位程序，有动态链接，最后的not stripped也表明了它保留了符号表信息或者调试信息。

如果不是可执行文件，它的信息是怎样的呢？举个例子：

$ file hello.c
hello.c: C source, UTF-8 Unicode text

查看ELF头

readelf用于查看ELF文件，如下所示：

$ readelf -h hello
ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64

可以看到它是EXEC，即可执行文件，且小端程序，运行于X86-64。在交叉编译的时候，这个文件头的信息也非常有用。例如你在x86的机器上交叉编译出powerpc的可执行文件，在powerpc上却不被识别，不能运行，不如用readelf看看它的Machine字段，是不是没有编译好。

查找ELF文件中的字符串

例如，你在文件中写入了版本号或者特殊字符串，可以通过strings命令搜索到：

$ strings hello|grep shouwang
hello shouwangxiansheng

查看ELF文件各段大小

$ size hello
   text       data     bss     dec     hex filename
   1210        552       8    1770     6ea hello

这里可以看到代码段，数据段各自占多少，必要时候还可以根据需要优化代码，减少磁盘空间占用。

查看链接的动态库

运行时出现找不到动态库？不如看看它链接了哪些库吧：

$ ldd hello
    linux-vdso.so.1 =>  (0x00007ffd16386000)
    libc.so.6 => /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f507e083000)
    /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f507e44d000)

可以看到它链接的动态库是/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6，而如果该文件不存在，则运行时将会出错。这里也可以参考《动态库的制作和使用》。

查看符号表

新加的函数或者全局变量不知道有没有编译进去？如何看看符号表里有没有吧（前提是符号表没有被去掉）：

$ nm hello |grep main  #符号表中查找main函数
                 U __libc_start_main@@GLIBC_2.2.5
0000000000400526 T main

如果没有找到或者前面是U，没有地址，表明在这个elf文件中没有定义这个函数，链接出问题的时候很有用奥。

为ELF文件瘦身

前面通过file查看文件时，看到有not stripped的字样，由于它里面包含了一些符号表信息，因为文件会稍大，如果去掉，二进制文件将会变小，但是里面的符号表信息也就没有了，将会影响问题定位。

$ ls -lh hello  #瘦身前
-rwxrwxr-x 1 root root 8.4K
$ strip hello
$ ls -lh hello #瘦身后
-rwxrwxr-x 1 root root 6.2K

可以看到，瘦身后二进制文件变得更小。当可执行文件越大时，瘦身效果就会更明显了。当然放心，这不会影响程序的正常运行，只是对调试和问题定位有影响。

这个时候再看符号表：

$ nm hello
nm: hello: no symbols

打印文件校验和

二进制文件传输过程中有没有被损坏或者是否是同一个版本，看看校验和以及程序块计数吧：

$ sum hello
33513     7

当然你也可以使用：

$ md5sum hello
521efed706c3b485dd3b5e96e48b138a  hello

来比对md5值。

总结

ELF文件中隐藏了丰富的信息，只要使用得当，将会帮助我们更好地进行开发或者问题的定位。