ELF（Executable and Linking Format）可执行和可链接格式。
是UNIX系统实验室（USL）作为应用程序二进制接口（Application Binary Interface，ABI）而开发和发布的，也是Linux的主要可执行文件格式。
主要类型：
-
可重定向的对象文件（Relocatable File）：汇编器生成的
x.o文件 -
可执行的对象文件（Executable File）
-
可被共享的对象文件（Shared Object File）：动态库文件，即
x.so文件。
# linux
# 查看ELF文件所有信息
readelf -a <file>
# ELF 头信息
readelf -h <file>
# 查看ELF文件section信息：
readelf -S <file>
# 查看ELF文件符号表：
readelf -s <file>
# Program Header Table信息
readelf -l <file>
# 查看library的依赖
readelf -d <library> | grep NEEDED
# 查看静态库定义的函数
readelf -c xx.a
# 查看动态库定义的函数
readelf -A xx.so
只有ELF头的位置是固定的，其余部分的位置和大小是根据ELF头的信息来决定的。
链接视图就是在链接时用到的视图，以节（section）为单位。
执行视图就是在执行时用到的视图，以段（segment）为单位。
| ELF header | ELF头 | |
| Program header table | 程序头部表 | |
| Section | 节 | |
| Section header table | 节头表 |
| section | ||
|---|---|---|
| .got（Global Offset Linkage Table） | 保存全局的偏移量表（加载过程） | |
| .plt（Procedure Linkage Table） | 保存过程链接表（加载过程） | |
| .dynsym | 保存了符号表(Symbol table)信息 |
| 数据区 | ||
|---|---|---|
| 代码段 | 存放程序执行代码的一块内存区域 | 区域的大小在程序运行前就已经确定，通常属于只读不可修改, 某些架构也允许代码段可修改。在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。 |
| 数据段 | 存放程序中已初始化的全局变量的一块内存区域 | 属于静态内存分配，由系统自动分配回收。 |
| BSS段 | 存放程序中未初始化的全局变量的一块内存区域 | 属于静态内存分配。 |
| 堆 | 存放进程运行中被动态分配的内存段。 | 它的大小并不固定，可动态扩张或缩减 |
| 栈 | 存放程序临时创建的局部变量 |
链接器/加载器（linker）负责将多个.o文件链接重定位成一个大文件，然后加载器（loader）再将这个大文件重定位到一个进程空间中。在linux中链接和加载机制的载体就是ELF文件。
例如调用dlopen("libxxx.so")来加载xxx.so文件：
- 系统会先检查缓存中已加载ELF文件列表是否存在该so。如果未加载则执行ELF加载过程，若已加载则计数加一。
- 然后从
libxxx.so的dynamic segment中读取其所依赖的库，按照相同的逻辑，把未缓存的库加入加载列表。
- 读取ELF的程序头部表（Program header table）
- 找到类型为
PT_INERP的Interpreter Path段解析出加载器（linker），修改它可以使用我们自定义的linker。 - 把所有类型为
PT_LOAD的Loadable segment逐个mmap到内存中。 - 读取
Dynamic segment中的各个信息项，计算并保存所有section的虚拟地址。 - 执行重定位操作：处理
.rel.xxx文件 - ELF加载完成，引用计数+1。
ELF 头：
Magic： 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
类别: ELF32
数据: 2 补码，小端序 (little endian)
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI 版本: 0
类型: DYN (共享目标文件)
系统架构: ARM
版本: 0x1
入口点地址： 0x0
程序头起点： 52 (bytes into file)
Start of section headers: 656088 (bytes into file)
标志： 0x5000200, Version5 EABI, soft-float ABI
Size of this header: 52 (bytes)
Size of program headers: 32 (bytes)
Number of program headers: 8
Size of section headers: 40 (bytes)
Number of section headers: 27
Section header string table index: 26加载各个信息项：字符串表、导入表
可以在对应的elf_common.h文件中查看d_tag的定义
| tag | value 10进制 | value 16进制 | ||
|---|---|---|---|---|
| DT_NEEDED | 1 | 0x01 | 需要加载的依赖库的字符串表偏移量 | String table offset of a needed shared library. |
| DT_STRTAB | 5 | 0x05 | 字符串表地址 | Address of string table. |
| DT_STRSZ | 10 | 0x0a | 字符串表size | Size of string table. |
| DT_REL | 17 | 0x11 | 重定位表地址 | Address of ElfNN_Rel relocations. |
| DT_RELSZ | 18 | 0x12 | 重定位表total size | Total size of ElfNN_Rel relocations. |
| DT_JMPREL | 23 | 0x17 | PLT 导入表地址 | Address of PLT relocations. |
| DT_PLTRELSZ | 2 | 0x02 | PLT 导入表total size | Total size in bytes of PLT relocations. |
| DT_PLTREL | 20 | 0x14 | PLT 类型 | Type of relocation used for PLT. |
相当于一个助记符，用一个字符串来标识地址。即将符号名称和地址进行绑定。方便了符号的引用。
- 符号名称：函数名、变量名
- 符号值（Symbol Value）：代码地址、数据地址。
- 代码地址：如函数名、跳转标号
- 数据地址：如全局变量
Symbol table '.dynsym' contains 2717 entries:
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 00000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND sysconf@LIBC (2)
2: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __cxa_atexit@LIBC (2)
3: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __cxa_f[...]@LIBC (2)
4: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND strerror@LIBC (2)
5: 00000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND pthread[...]@LIBC (2)
.......
2710: 00077665 72 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 _ZNSt6__ndk19to_[...]
2711: 0007bad5 4 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 _ZNSt13bad_excep[...]
2712: 0009c198 12 OBJECT WEAK DEFAULT 17 _ZTINSt6__ndk117[...]
2713: 00062dc5 392 FUNC WEAK DEFAULT 13 _ZNSt6__ndk19__n[...]
2714: 00052035 196 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 _ZN8iocanary8IOC[...]
2715: 0005ba8d 20 FUNC WEAK DEFAULT 13 _ZNSt6__ndk113ba[...]
2716: 00076a0d 88 FUNC WEAK DEFAULT 13 _ZNSt6__ndk112ba[...]加载器(linker)在处理文件时，可能需要对某些内存地址（写死的绝对地址）进行修正。重定位表就是记录这些需要修正的地址。
每个需要重定位的代码段和数据段都会有一个重定位表。.rel.dyn对应.dyn段。
- offset（偏移量）：重定位入口的偏移量
重定位节 '.rel.dyn' at offset 0x3ae84 contains 3269 entries:
偏移量 信息 类型 符号值 符号名称
0009bd70 00000017 R_ARM_RELATIVE
.....
0009f6bc 00000c15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 __stack_chk_guard@LIBC
0009fa1c 00001515 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 pthread_create@LIBC
0009f7d8 00001a15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 free@LIBC
0009fa04 00004b15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 strtoull@LIBC
0009fa00 00004c15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 strtoll@LIBC
0009f9f8 00005915 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 __sF@LIBC
0009fa08 00005a15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 strtoimax@LIBC
0009fa0c 00005c15 R_ARM_GLOB_DAT 00000000 strtoumax@LIBC
0009c9d4 00008e02 R_ARM_ABS32 000727c5 _ZNSt6__ndk114__c[...]
0009cce0 00008f02 R_ARM_ABS32 00098cca _ZTSNSt6__ndk17co[...]
0009c118 00009002 R_ARM_ABS32 0009c12c _ZTINSt6__ndk126_[...]
0009bd84 00009102 R_ARM_ABS32 00048b3d _ZNSt6__ndk119bas[...]
....
重定位节 '.rel.plt' at offset 0x414ac contains 1397 entries:
....全局偏移表
位于数据段
符号表和重定位表是满足编译和链接的重定位需求。而加载过程的重定位则有GOT和PLT来处理。
过程链接表，位于代码段。
每一天PLT记录都是一小段可执行代码。
为了满足动态链接的特性，使用的时候才链接（懒加载），引入了PLT表。即动态库首次加载时，所有的函数地址并没有被解析。
蹦床（Trampoline）：外部代码首先会调用PLT中的记录，然后由PLT的相应记录会去调用实际的函数。
- jmp：跳转到一个地址。
- push：将一个值放到栈中。即向最终调用的函数传递参数。
- PLT[0]：用于解析地址。
第一次函数调用时，若在GOT表中未找到对应地址，则会跳转回jmp *GOT[n]的下一条指令。然后顺序执行。
第一次函数调用后，动态加载器会将地址写入到GOT[n]中，后续将直接调用func，不再需要解析。
13. readelf elf文件格式分析 — Linux Tools Quick Tutorial (linuxtools-rst.readthedocs.io)
3.1 链接加载原理及elf文件格式_pwl999的博客-CSDN博客