ELF可重定位目标文件详解

#（1）典型的ELF可重定位目标文件（由一个ELF头，若干节和一个节头部表组成），如下图所示

摘自百度图片。

#（2）实例源程序

main.c

int sum(int *a, int n);//声明sum函数，入口参数是一个整型指针变量a和一个整型变量n，返回值为整型

int array[2] = {1, 2};//定义了一个含两个元素的整型全局数组array，并完成初始化

int main() 
{
    int val = sum(array, 2);//调用sum函数实现数组元素求和，利用返回值为局部变量val赋值
    return val;//返回所求和
}

sum.c

int sum(int *a, int n)//定义sum函数
{
    int i, s = 0;//定义局部变量i和s
    
    for (i = 0; i < n; i++) { 
        s += a[i];//做n次循环，将数组中每个元素加到s中
    }
    return s;//返回所求和
}  

#（3）使用指令gcc -c main.c sum.c生成可重定位目标文件main.o和sum.o

#（4）使用指令readelf -h main.o查看ELF头

如上图所示ELF头以一个16字节的序列开始，这个序列描述了生成该文件的系统的字的大小和字节顺序。其中7f 45 4c 46表示这是ELF文件。ELF头剩下的部分包含帮助链接器语法分析和解释目标文件的信息。其中包括ELF头大小（64B），目标文件的类型（REL即可重定位文件），机器类型（x86-64）,节头部表的文件偏移（720B），节头部表中条目的大小（64B），节头部表中条目的数量（12）等信息。

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#（5）使用指令readelf -S main.o查看节头部表的信息

不同节的位置和大小是由节头部表描述的，其中目标文件中每个节都有一个固定大小的条目。

下面介绍一下ELF头和节头部表之间的各个节

.text：已编译程序的机器代码；

.rodata：只读数据；

.data：已初始化的全局和静态C变量；

.bss：未初始化的全局和静态C变量，以及所有被初始化为0的全局或静态变量；

.symtab：是一个符号表，它存放程序中定义和引用的函数和全局变量的信息；

.rel.text：关于指令的重定位信息；

.rel.data：关于数据的重定位信息；

.debug：是一个调试符号表，其条目是程序中定义的局部变量和类型定义，程序中定义和引用的全局变量，以及原始的C源文件；

.line：原始C源程序的行号和.text节中机器指令之间的映射；

.strtab：是一个字符串表，其内容包括.symtab和.debug节中的符号表，以及节头部表中的节名字。

#（6）使用指令readelf -s main.o查看符号表信息

如上图所示，全局符号main是一个位于.text节（Ndx==1表示.text节）中偏移量为0（即value值）处的33字节函数；

全局符号array是一个位于.data节（Ndx==3表示.data节）中偏移量为0处的8字节目标；外部符号sum是该文件中的一个引用，不存在本文件的任何节中（即Ndx==UND）。其他条目是链接器内部使用的局部符号。

#（7）使用指令objdump -d main.o查看该重定位目标文件反汇编情况

如上图所示，可重定位目标文件地址从0开始。由于还未进行链接，第14行调用sum函数未跳转到任何位置。

#（8）使用指令ld -o prog main.o sum.o完成链接，并生成可执行目标文件prog；再使用指令objdump -d prog查看prog的反汇编情况