Linux中ELF格式文件介绍
Linux中ELF格式文件介绍
ELF(Executable and Linkable Format)即可执行连接文件格式，是一种比较复杂的文件格式，但其应用广泛。与linux下的其他可执行文件(a.out，cof)相比，它对节的定义和gnu工具链对它的支持使它十分灵活，它保存的足够了系统相关信息使它能支持不同平台上的交叉编译和交叉链接，可移植性很强．同时它在执行中支持动态链接共享库。
通过本文，可以大致了解Linux系统中ELF格式文件的分类，组成，作用，以及其中包含的内容。另外后面介绍了几种常用的对elf文件进行操作的工具，并且对其使用进行简单举例，便于对elf文件有一个比较直观的理解。
主要内容：
[描述]
1 ELF文件简介
2 ELF文件格式
3 ELF的特性
[举例]
1 readelf工具
2 objcopy
3 objdump
4 nm
5 ldd
[其它]
[描述]
1 ELF文件简介
ELF(Executable and Linkable Format)即可执行连接文件格式，是Linux，SVR4和Solaris2.0默认的目标文件格式，目前标准接口委员会TIS已将ELF标准化为一种可移植的目标文件格式，运行于32-bit Intel体系微机上，可与多种操作系统兼容。分析elf文件有助于理解一些重要的系统概念，例如程序的编译和链接，程序的加载和运行等。
(1)ELF文件类型：
有三种类型的ELF文件：
a)可重定位文件:用户和其他目标文件一起创建可执行文件或者共享目标文件,例如lib*.a文件。
b)可执行文件：用于生成进程映像，载入内存执行,例如编译好的可执行文件a.out。
c)共享目标文件：用于和其他共享目标文件或者可重定位文件一起生成elf目标文件或者和执行文件一起创建进程映像，例如lib*.so文件。
(2)ELF文件作用：
ELF文件参与程序的连接(建立一个程序)和程序的执行(运行一个程序)，所以可以从不同的角度来看待elf格式的文件：
a)如果用于编译和链接（可重定位文件），则编译器和链接器将把elf文件看作是节头表描述的节的集合,程序头表可选。
b)如果用于加载执行（可执行文件），则加载器则将把elf文件看作是程序头表描述的段的集合，一个段可能包含多个节，节头表可选。
c)如果是共享文件，则两者都含有。
(3)ELF文件总体组成：
elf文件头描述elf文件的总体信息。包括：
系统相关，类型相关，加载相关，链接相关。
系统相关表示：elf文件标识的魔术数，以及硬件和平台等相关信息，增加了elf文件的移植性,使交叉编译成为可能。
类型相关就是前面说的那三个类型。
加载相关：包括程序头表相关信息。
链接相关：节头表相关信息。
下面对其进行了详细的介绍。
2 ELF文件格式
2.1 ELF文件的类型
ELF文件主要有三种类型：
(1)可重定位文件：包含了代码和数据．可与其它ELF文件建立一个可执行或共享的文件：
(2)可执行文件：是可以直接执行的程序：
(3)共享目标文件：包括代码和数据，可以在两个地方链接。第一，连接器可以把它和其它可重定位文件和共享文件一起处理以建立另一个ELF文件;第二，动态链接器把它和一个可执行文件和其它共享文件结合在一起建立一个进程映像。
2.2 ELF文件的组织
ELF文件参与程序的连接(建立一个程序)和程序的执行(运行一个程序)，编译器和链接器将其视为节头表(section header table)描述的一些节(section)的集合，而加载器则将其视为程序头表(program header table)描述的段(segment)的集合，通常一个段可以包含多个节。可重定位文件都包含一个节头表，可执行文件都包含一个程序头表。共享文件两者都包含有。为此，ELF文件格式同时提供了两种看待文件内容的方式，反映了不同行为的不同要求。
从链接的角度看，ELF文件从开始到结束，可以看成是如下组成的：
a)ELF文件头
b)程序头表（可选）
c)第1节,第2节，...，第n节，...
d)节头表
从执行的角度看，ELF文件从开始到结束，可以看成是如下组成的：
a)ELF文件头
b)程序头表
c)第1段,第2段，...，
d)节头表(可选)
2.3 文件头(Elf header)
Elf头在程序的开始部位，作为引路表描述整个ELF的文件结构，其信息大致分为四部分：一是系统相关信息，二是目标文件类型，三是加载相关信息，四是链接相关信息。
其中系统相关信息包括elf文件魔数(标识elf文件)，平台位数，数据编码方式，elf头部版本，硬件平台e_machine，目标文件版本 e_version，处理器特定标志e_ftags：这些信息的引入极大增强了elf文件的可移植性，使交叉编译成为可能。目标文件类型用e_type的值表示，可重定位文件为1，可执行文件为2，共享文件为3;加载相关信息有：程序进入点e_entry．程序头表偏移量e_phoff，elf头部长度 e_ehsize，程序头表中一个条目的长度e_phentsize，程序头表条目数目e_phnum;链接相关信息有：节头表偏移量e_shoff，节头表中一个条目的长度e_shentsize，节头表条目个数e_shnum ，节头表字符索引e shstmdx。可使用命令"readelf -h filename"来察看文件头的内容。
文件头的数据结构如下：
typedef struct elf32_hdr{
unsigned char e_ident[EI_NIDENT];
Elf32_Half e_type;//目标文件类型
Elf32_Half e_machine;//硬件平台
Elf32_Word e_version;//elf头部版本
Elf32_Addr e_entry;//程序进入点
Elf32_Off e_phoff;//程序头表偏移量
Elf32_Off e_shoff;//节头表偏移量
Elf32_Word e_flags;/处理器特定标志
Elf32_Half e_ehsize;//elf头部长度
Elf32_Half e_phentsize;//程序头表中一个条目的长度
Elf32_Half e_phnum;//程序头表条目数目
Elf32_Half e_shentsize;//节头表中一个条目的长度
Elf32_Half e_shnum;//节头表条目个数
Elf32_Half e_shstrmdx;//节头表字符索引
}Elf32_Ehdr;
2.4 程序头表(program header table)
程序头表告诉系统如何建立一个进程映像．它是从加载执行的角度来看待elf文件．从它的角度看．elf文件被分成许多段，elf文件中的代码、链接信息和注释都以段的形式存放。每个段都在程序头表中有一个表项描述，包含以下属性：段的类型，段的驻留位置相对于文件开始处的偏移，段在内存中的首字节地址，段的物理地址，段在文件映像中的字节数．段在内存映像中的字节数，段在内存和文件中的对齐标记。可用"readelf -l filename"察看程序头表中的内容。程序头表的结构如下：
typedef struct elf32_phdr{
Elf32_Word p_type; //段的类型
Elf32_Off p_offset; //段的位置相对于文件开始处的偏移
Elf32_Addr p_vaddr; //段在内存中的首字节地址
Elf32_Addr p_paddr;//段的物理地址
Elf32_Word p_filesz;//段在文件映像中的字节数
Elf32_Word p_memsz;//段在内存映像中的字节数
Elf32_Word p_flags;//段的标记
Elf32_Word p_align;，/段在内存中的对齐标记
)Elf32_Phdr;
2.5节头表(section header table)
节头表描述程序节，为编译器和链接器服务。它把elf文件分成了许多节．每个节保存着用于不同目的的数据．这些数据可能被前面的程序头重复使用，完成一次任务所需的信息往往被分散到不同的节里。由于节中数据的用途不同，节被分成不同的类型，每种类型的节都有自己组织数据的方式。每一个节在节头表中都有一个表项描述该节的属性，节的属性包括小节名在字符表中的索引，类型，属性，运行时的虚拟地址，文件偏移，以字节为单位的大小，小节的对齐等信息，可使用"readelf -S filename"来察看节头表的内容。节头表的结构如下：
typedef struct{
Elf32_Word sh_name;//小节名在字符表中的索引
E1t32_Word sh_type;//小节的类型
Elf32_Word sh_flags;//小节属性
Elf32_Addr sh_addr; //小节在运行时的虚拟地址
Elf32_Off sh_offset;//小节的文件偏移
Elf32_Word sh_size;//小节的大小．以字节为单位
Elf32_Word sh_link;//链接的另外一小节的索引
Elf32 Word sh_info;//附加的小节信息
Elf32 Word sh_addralign;//小节的对齐
Elf32 Word sh_entsize; //一些sections保存着一张固定大小入口的表。就像符号表
}Elf32_Shdr;
3 ELF的特性
3.1平台相关
在ELF 文件头中包含了足够的平台相关信息，如数据编码方式，平台位数，硬件平台e_machine等，这些平台相关信息可在编译由编译器决定。例如，与平台位数的相关的数据结构的定义在elf.h的头文件中．在编译预处理时确定：
#if ELF CLASS==ELFCLASS32
extern Elf32_Dyn_DYNAMIC[];
#define elfhdr elf32_hdr;
#define elf_phdr elf32_phdr;
#define elf_note elf32_note;
#else
extern Elf64_Dyn_DYNAMIC[];
#define elfhdr elf64_hdr;
#define elf_phdr elf64_phdr;
#define elf_note elf64_note;
#endif
linux系统加载ELF可执行文件时，必须首先做一些简单的一致性检查．其代码如下：
if(memcmp(elf_ex.e_ident,ELFMAG,SELFMAG)!=0)
goto out; //检查文件头开始四个字符是否为ELF魔数'\0177ELF
if(elf_ex.e_type!=ET_EXEC&&elf_ex.e_type!=ET_DYN)
goto out;//检查文件类型是否为可执行文件或共享目标文件
if(!elf_check_arch(&elf_ex))
goto out;//检查硬件平台是否一致
其中的elf_check_arch(x)在不同的硬件平台上有不同的定义，其由系统的硬件平台决定。这样，在硬件平台相同的系统上，ELF可以不作修改的执行。因此，它可以支持不同平台上的交叉编译(cross_compilation)和交叉链接(cross_linking)。
3.2 PIC
ELF可以生成一种特殊的代码——与位置无关的代码(position-independent code,PIC)。用户对gcc使用-fPIC指示GNU编译系统生成PIC代码。它是实现共享库或共享可执行代码的基础．这种代码的特殊性在于它可以加载到内存地址空间的任何地址执行．这也是加载器可以很方便的在进程中动态链接共享库。
PIC的实现运用了一个事实，就是代码段中任何指令和数据段中的任何变量之间的距离都是一个与代码段和数据段的绝对存储器位置无关的常量。因此，编译器在数据段开始的地方创建了一个表．叫做全局偏移量表(global offset table．GOT)。GOT包含每个被这个目标模块引用的全局数据目标的表目。编译器还为GOT中每个表目生成一个重定位记录。在加载时，动态链接器会重定位GOT中的每个表目，使得它包含正确的绝对地址。PIC代码在代码中实现通过GOT间接的引用每个全局变量，这样，代码中本来简单的数据引用就变得复杂，必须加入得到GOT适当表目内容的指令。对只读数据的引用也根据同样的道理，所以，加上 IC编译成的代码比一般的代码开销大。
如果一个elf可执行文件需要调用定义在共享库中的任何函数，那么它就有自己的GOT和PLT(procedure linkage table，过程链接表)．这两个节之间的交互可以实现延迟绑定(lazy binging)，这种方法将过程地址的绑定推迟到第一次调用该函数。为了实现延迟绑定，GOT的头三条表目是特殊的：GOT[0]包含.dynamic 段的地址，.dynamic段包含了动态链接器用来绑定过程地址的信息，比如符号的位置和重定位信息;GOT[1]包含动态链接器的标识;GOT[2]包含动态链接器的延迟绑定代码的入口点。GOT的其他表目为本模块要引用的一个全局变量或函数的地址。PLT是一个以16字节(32位平台中)表目的数组形式出现的代码序列。其中PLT[0]是一个特殊的表目，它跳转到动态链接器中执行;每个定义在共享库中并被本模块调用的函数在PLT中都有一个表目，从 PLT[1]开始．模块对函数的调用会转到相应PLT表目中执行，这些表目由三条指令构成。第一条指令是跳转到相应的GOT存储的地址值中．第二条指令把函数相应的ID压入栈中，第三条指令跳转到PLT[O]中调用动态链接器解析函数地址，并把函数真正地址存入相应的GOT表目中。被调用函数GOT相应表目中存储的最初地址为相应PLT表目中第二条指令的地址值，函数第一次被调用后．GOT表目中的值就为函数的真正地址。因此，第一次调用函数时开销比较大．但是其后的每次调用都只会花费一条指令和一个间接的存储器引用。
3.3 强大的工具支持
由于gnu有大量的工具支持elf文件格式．随着gnu工具的功能的扩展．程序员对ELF文件的运用也越来越灵活。例如，在C++中全局的构造函数和析构函数必须非常小心的处理碰到的语言规范问题。构造函数必须在main函数之前被调用。析构函数必须在main函数返回之后被调用。ELF文件格式中，定义了两个特殊的节 (section)，.init和.fini，.init保存着可执行指令，它构成了进程的初始化代码。当一个程序开始运行时，在main函数被调用之前 (c语言称为main)，系统安排执行这个section的中的代码。.fini保存着可执行指令，它构成了进程的终止代码。当一个程序正常退出时．系统安排执行这个section的中的代码。C++编译器利用这个特性．构造正确的.init和.fini sections．并结合.ctors(该section保存着程序的全局的构造函数的指针数组)和.dtors(该section保存着程序的全局的析构函数的指针数组)两个section，完成全局的构造函数和析构函数的处理。
GCC还有许多扩展的特性．有些对ELF 特别的有用。其中一个就是_attribute_ 。使用_attribute_可以使一个函数放到_CTOR_LIST_或者_DTOR_LIST_里。 _attribute_((constructor))促使函数在进入main之前会被自动调用。_attribute_((destructor))促使函数在main返回或者exit调用之后被自动调用。这种函数必须是不能带参数的而且必须是static void类型的函数。在ELF下，这个特性在一般的可执行文件和共享库中都能很好的工作。另外一个GCC的特性是 attribute_(section("sectionname"))，使用这个，能把一个函数或者是数据结构放到任何的section中。
[举例]
这里，通过使用一些用于操作ELF文件的工具的例子，来对其有一个直观的了解。
1 readelf工具
readelf用来显示ELF格式目标文件的信息.可通过参数选项来控制显示哪些特定信息。
*读取elf文件头信息：
$ readelf -h fbtest
输入之后，输出如下：
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF32
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Intel 80386
Version: 0x1
Entry point address: 0x80484d0
Start of program headers: 52 (bytes into file)
Start of section headers: 5924 (bytes into file)
Flags: 0x0
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: 36
Section header string table index: 33
这里，fbtest是在本地使用gcc编译生成的一个简单的可执行程序。
*查看elf文件程序头表信息：
$readelf -l fbtest
输入之后，输出如下：
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
PHDR 0x000034 0x08048034 0x08048034 0x00100 0x00100 R E 0x4
INTERP 0x000134 0x08048134 0x08048134 0x00013 0x00013 R 0x1
[Requesting program interpreter: /lib/ld-linux.so.2]
LOAD 0x000000 0x08048000 0x08048000 0x00df4 0x00df4 R E 0x1000
LOAD 0x000f0c 0x08049f0c 0x08049f0c 0x00128 0x00178 RW 0x1000
DYNAMIC 0x000f20 0x08049f20 0x08049f20 0x000d0 0x000d0 RW 0x4
NOTE 0x000148 0x08048148 0x08048148 0x00020 0x00020 R 0x4
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW 0x4
GNU_RELRO 0x000f0c 0x08049f0c 0x08049f0c 0x000f4 0x000f4 R 0x1
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00
01 .interp
02 .interp .note.ABI-tag .hash .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rel.dyn .rel.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame
03 .ctors .dtors .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss
04 .dynamic
05 .note.ABI-tag
06
07 .ctors .dtors .jcr .dynamic .got
*查看elf文件的节信息：
$readelf -S libmy.so
输入之后，输出如下：
There are 33 section headers, starting at offset 0xfd0:
Section Headers:
[Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al
[ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0
[ 1] .hash HASH 000000d4 0000d4 0000a0 04 A 3 0 4
[ 2] .gnu.hash GNU_HASH 00000174 000174 000040 04 A 3 0 4
[ 3] .dynsym DYNSYM 000001b4 0001b4 000150 10 A 4 1 4
[ 4] .dynstr STRTAB 00000304 000304 00018a 00 A 0 0 1
[ 5] .gnu.version VERSYM 0000048e 00048e 00002a 02 A 3 0 2
[ 6] .gnu.version_r VERNEED 000004b8 0004b8 000020 00 A 4 1 4
[ 7] .rel.dyn REL 000004d8 0004d8 0000e8 08 A 3 0 4
[ 8] .rel.plt REL 000005c0 0005c0 000010 08 A 3 10 4
[ 9] .init PROGBITS 000005d0 0005d0 000030 00 AX 0 0 4
[10] .plt PROGBITS 00000600 000600 000030 04 AX 0 0 4
[11] .text PROGBITS 00000630 000630 0002a4 00 AX 0 0 16
[12] .fini PROGBITS 000008d4 0008d4 00001c 00 AX 0 0 4
[13] .rodata PROGBITS 000008f0 0008f0 000006 00 A 0 0 1
[14] .eh_frame_hdr PROGBITS 000008f8 0008f8 000034 00 A 0 0 4
[15] .eh_frame PROGBITS 0000092c 00092c 0000d8 00 A 0 0 4
[16] .ctors PROGBITS 00001a04 000a04 00000c 00 WA 0 0 4
[17] .dtors PROGBITS 00001a10 000a10 000008 00 WA 0 0 4
[18] .jcr PROGBITS 00001a18 000a18 000004 00 WA 0 0 4
[19] .dynamic DYNAMIC 00001a1c 000a1c 0000d0 08 WA 4 0 4
[20] .got PROGBITS 00001aec 000aec 00000c 04 WA 0 0 4
[21] .got.plt PROGBITS 00001af8 000af8 000014 04 WA 0 0 4
[22] .data PROGBITS 00001b0c 000b0c 000008 00 WA 0 0 4
[23] .bss NOBITS 00001b14 000b14 000008 00 WA 0 0 4
[24] .comment PROGBITS 00000000 000b14 0000d2 00 0 0 1
[25] .debug_aranges PROGBITS 00000000 000be8 000050 00 0 0 8
[26] .debug_info PROGBITS 00000000 000c38 00011a 00 0 0 1
[27] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 000d52 000024 00 0 0 1
[28] .debug_line PROGBITS 00000000 000d76 000102 00 0 0 1
[29] .debug_ranges PROGBITS 00000000 000e78 000040 00 0 0 8
[30] .shstrtab STRTAB 00000000 000eb8 000116 00 0 0 1
[31] .symtab SYMTAB 00000000 0014f8 0004c0 10 32 56 4
[32] .strtab STRTAB 00000000 0019b8 00031c 00 0 0 1
Key to Flags:
W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)
I (info), L (link order), G (group), x (unknown)
O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)
这里的libmy.so是自行生成的一个共享库。
2 objcopy
objcopy可以把一种目标文件中的内容复制到另一种类型的目标文件中.
通过objcopy的各种选项，可以对目标文件进行各种类型的操作。例如去掉可执行文件的调试信息（效果等同于strip）等等，具体需要做什么操作，要求我们对elf文件中每个部分的内容有所理解。
这里只给出一个例子：
*使用objcopy把.comment段和.note段的信息去掉：
$ objcopy -R .comment -R .note hello hello.min
这里，hello是一个可执行文件，通过"readelf -l hello"或者"readelf -S hello"命令可以知道文件中包含一个.note段和.comment段，通过这个命令，将这两个段从文件中删除，不会改变原来的文件，而是将删除了这些信息的文件存放在hello.min中。实际通过这个方法，可以减少可执行文件的大小，且不影响可执行文件的功能。
选项的含义是：
-R .note -R .comment 表示移掉 .note 与 .comment 段
-O binary xyb xyb.bin 表示由xyb生成二进制文件xyb.bin
3 objdump
objdump是用查看目标文件或者可执行的目标文件的构成的GCC工具。
以下给出几个常用的例子：
*输出目标文件的所有段概括:
# objdump -h main
输入之后，输出信息大致如下：
main: file format elf32-i386
Sections:
Idx Name Size VMA LMA File off Algn
0 .interp 00000013 08048134 08048134 00000134 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
1 .note.ABI-tag 00000020 08048148 08048148 00000148 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
2 .gnu.hash 00000030 08048168 08048168 00000168 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .dynsym 000000d0 08048198 08048198 00000198 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
4 .dynstr 00000183 08048268 08048268 00000268 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .gnu.version 0000001a 080483ec 080483ec 000003ec 2**1
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
6 .gnu.version_r 00000060 08048408 08048408 00000408 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
7 .rel.dyn 00000010 08048468 08048468 00000468 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
8 .rel.plt 00000048 08048478 08048478 00000478 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
9 .init 00000017 080484c0 080484c0 000004c0 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
10 .plt 000000a0 080484d8 080484d8 000004d8 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
11 .text 00000238 08048580 08048580 00000580 2**4
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
12 .fini 0000001c 080487b8 080487b8 000007b8 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
13 .rodata 00000013 080487d4 080487d4 000007d4 2**2
......其余内容省略......
这里,main是一个可执行文件。
*输出目标文件的符号表:
# objdump -t main
输入之后，输出类似如下：
main: file format elf32-i386
SYMBOL TABLE:
08048134 l d .interp 00000000 .interp
08048148 l d .note.ABI-tag 00000000 .note.ABI-tag
08048168 l d .gnu.hash 00000000 .gnu.hash
08048198 l d .dynsym 00000000 .dynsym
08048268 l d .dynstr 00000000 .dynstr
080483ec l d .gnu.version 00000000 .gnu.version
08048408 l d .gnu.version_r 00000000 .gnu.version_r
08048468 l d .rel.dyn 00000000 .rel.dyn
08048478 l d .rel.plt 00000000 .rel.plt
080484c0 l d .init 00000000 .init
080484d8 l d .plt 00000000 .plt
08048580 l d .text 00000000 .text
080487b8 l d .fini 00000000 .fini
080487d4 l d .rodata 00000000 .rodata
080487e8 l d .eh_frame_hdr 00000000 .eh_frame_hdr
08048824 l d .eh_frame 00000000 .eh_frame
08049914 l d .ctors 00000000 .ctors
08049920 l d .dtors 00000000 .dtors
08049928 l d .jcr 00000000 .jcr
0804992c l d .dynamic 00000000 .dynamic
08049a0c l d .got 00000000 .got
08049a10 l d .got.plt 00000000 .got.plt
08049a40 l d .data 00000000 .data
08049a48 l d .bss 00000000 .bss
00000000 l d .comment 00000000 .comment
080485a4 l F .text 00000000 call_gmon_start
00000000 l df *ABS* 00000000 crtstuff.c
08049914 l O .ctors 00000000 __CTOR_LIST__
08049920 l O .dtors 00000000 __DTOR_LIST__
08049928 l O .jcr 00000000 __JCR_LIST__
08049ad4 l O .bss 00000004 dtor_idx.5793
08049ad8 l O .bss 00000001 completed.5791
080485d0 l F .text 00000000 __do_global_dtors_aux
......其余信息省略......
*以某种分类信息的形式把目标文件的数据组织（被分为几大块）输出
# objdump -x main
输入之后，输出信息类似如下：
main: file format elf32-i386
main
architecture: i386, flags 0x00000112:
EXEC_P, HAS_SYMS, D_PAGED
start address 0x08048580
Program Header:
PHDR off 0x00000034 vaddr 0x08048034 paddr 0x08048034 align 2**2
filesz 0x00000100 memsz 0x00000100 flags r-x
INTERP off 0x00000134 vaddr 0x08048134 paddr 0x08048134 align 2**0
filesz 0x00000013 memsz 0x00000013 flags r--
LOAD off 0x00000000 vaddr 0x08048000 paddr 0x08048000 align 2**12
filesz 0x00000914 memsz 0x00000914 flags r-x
LOAD off 0x00000914 vaddr 0x08049914 paddr 0x08049914 align 2**12
filesz 0x00000130 memsz 0x000001cc flags rw-
DYNAMIC off 0x0000092c vaddr 0x0804992c paddr 0x0804992c align 2**2
filesz 0x000000e0 memsz 0x000000e0 flags rw-
NOTE off 0x00000148 vaddr 0x08048148 paddr 0x08048148 align 2**2
filesz 0x00000020 memsz 0x00000020 flags r--
EH_FRAME off 0x000007e8 vaddr 0x080487e8 paddr 0x080487e8 align 2**2
filesz 0x0000003c memsz 0x0000003c flags r--
STACK off 0x00000000 vaddr 0x00000000 paddr 0x00000000 align 2**2
...省略...
Dynamic Section:
NEEDED libstdc++.so.6
NEEDED libm.so.6
NEEDED libgcc_s.so.1
NEEDED libc.so.6
INIT 0x80484c0
FINI 0x80487b8
GNU_HASH 0x8048168
...省略...
Version References:
required from libstdc++.so.6:
0x056bafd3 0x00 05 CXXABI_1.3
0x08922974 0x00 03 GLIBCXX_3.4
required from libc.so.6:
0x0d696910 0x00 04 GLIBC_2.0
0x09691f73 0x00 02 GLIBC_2.1.3
Sections:
Idx Name Size VMA LMA File off Algn
0 .interp 00000013 08048134 08048134 00000134 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
1 .note.ABI-tag 00000020 08048148 08048148 00000148 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
2 .gnu.hash 00000030 08048168 08048168 00000168 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .dynsym 000000d0 08048198 08048198 00000198 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
4 .dynstr 00000183 08048268 08048268 00000268 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .gnu.version 0000001a 080483ec 080483ec 000003ec 2**1
...省略...
SYMBOL TABLE:
08048134 l d .interp 00000000 .interp
08048148 l d .note.ABI-tag 00000000 .note.ABI-tag
08048168 l d .gnu.hash 00000000 .gnu.hash
08048198 l d .dynsym 00000000 .dynsym
08048268 l d .dynstr 00000000 .dynstr
080483ec l d .gnu.version 00000000 .gnu.version
08048408 l d .gnu.version_r 00000000 .gnu.version_r
...省略...
这里可知，分别显示出各个段相关的信息。
*输出指定段的信息:
# objdump -j .text -S main
输入之后，输出类似如下:
main: file format elf32-i386
Disassembly of section .text:
08048580 <_start>:
8048580: 31 ed xor %ebp,%ebp
8048582: 5e pop %esi
8048583: 89 e1 mov %esp,%ecx
8048585: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp
8048588: 50 push %eax
8048589: 54 push %esp
...省略...
这里，反汇编会用到类似的命令。
4 nm
这个命令可以用来查看库中的符号。
nm列出的符号有很多，常见的有三种，一种是在库中被调用，但并没有在库中定义(表明需要其他库支持)，用U表示；一种是库中定义的函数，用T表示，这是最常见的；另外一种是所谓的“弱态”符号，它们虽然在库中被定义，但是可能被其他库中的同名符号覆盖，用W表示。
*假设开发者希望知道hello库中是否定义了 printf():
$nm libhello.so |grep printf
U printf
U表示符号printf被引用，但是并没有在函数内定义，由此可以推断，要正常使用hello库，必须有其它库支持。
5 ldd
ldd命令可以用来查看一个可执行文件或者库依赖哪些其他的文件。
*使用ldd命令查看hello依赖于哪些库：
$ldd hello
libc.so.6=>/lib/libc.so.6(0x400la000)
/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)
这里，结合nm，从上面的结果可以继续查看printf最终在哪里被定义.
[其它]
暂无。
参考：
http://www.dz3w.com/mcu/linux/0070701.html
http://linux.chinaunix.net/techdoc/beginner/2009/04/23/1108716.shtml
http://www.dz3w.com/mcu/linux/0070701.html
http://www.sudu.cn/info/html/edu/20080428/302819.html
本文涉及的关于elf文件介绍的内容大部分是从网络上收集整理的，也可以通过"man elf"或者"info elf"来查看其相关文档信息；后面几个操作elf文件的工具，也是非常强大和重要的，其更多的信息参见帮助手册。
作者：QuietHeart
Email：[email protected]
日期：2010年12月20日
ELF(Executable and Linkable Format)即可执行连接文件格式，是一种比较复杂的文件格式，但其应用广泛。与linux下的其他可执行文件(a.out，cof)相比，它对节的定义和gnu工具链对它的支持使它十分灵活，它保存的足够了系统相关信息使它能支持不同平台上的交叉编译和交叉链接，可移植性很强．同时它在执行中支持动态链接共享库。
通过本文，可以大致了解Linux系统中ELF格式文件的分类，组成，作用，以及其中包含的内容。另外后面介绍了几种常用的对elf文件进行操作的工具，并且对其使用进行简单举例，便于对elf文件有一个比较直观的理解。
主要内容：
[描述]
1 ELF文件简介
2 ELF文件格式
3 ELF的特性
[举例]
1 readelf工具
2 objcopy
3 objdump
4 nm
5 ldd
[其它]
[描述]
1 ELF文件简介
ELF(Executable and Linkable Format)即可执行连接文件格式，是Linux，SVR4和Solaris2.0默认的目标文件格式，目前标准接口委员会TIS已将ELF标准化为一种可移植的目标文件格式，运行于32-bit Intel体系微机上，可与多种操作系统兼容。分析elf文件有助于理解一些重要的系统概念，例如程序的编译和链接，程序的加载和运行等。
(1)ELF文件类型：
有三种类型的ELF文件：
a)可重定位文件:用户和其他目标文件一起创建可执行文件或者共享目标文件,例如lib*.a文件。
b)可执行文件：用于生成进程映像，载入内存执行,例如编译好的可执行文件a.out。
c)共享目标文件：用于和其他共享目标文件或者可重定位文件一起生成elf目标文件或者和执行文件一起创建进程映像，例如lib*.so文件。
(2)ELF文件作用：
ELF文件参与程序的连接(建立一个程序)和程序的执行(运行一个程序)，所以可以从不同的角度来看待elf格式的文件：
a)如果用于编译和链接（可重定位文件），则编译器和链接器将把elf文件看作是节头表描述的节的集合,程序头表可选。
b)如果用于加载执行（可执行文件），则加载器则将把elf文件看作是程序头表描述的段的集合，一个段可能包含多个节，节头表可选。
c)如果是共享文件，则两者都含有。
(3)ELF文件总体组成：
elf文件头描述elf文件的总体信息。包括：
系统相关，类型相关，加载相关，链接相关。
系统相关表示：elf文件标识的魔术数，以及硬件和平台等相关信息，增加了elf文件的移植性,使交叉编译成为可能。
类型相关就是前面说的那三个类型。
加载相关：包括程序头表相关信息。
链接相关：节头表相关信息。
下面对其进行了详细的介绍。
2 ELF文件格式
2.1 ELF文件的类型
ELF文件主要有三种类型：
(1)可重定位文件：包含了代码和数据．可与其它ELF文件建立一个可执行或共享的文件：
(2)可执行文件：是可以直接执行的程序：
(3)共享目标文件：包括代码和数据，可以在两个地方链接。第一，连接器可以把它和其它可重定位文件和共享文件一起处理以建立另一个ELF文件;第二，动态链接器把它和一个可执行文件和其它共享文件结合在一起建立一个进程映像。
2.2 ELF文件的组织
ELF文件参与程序的连接(建立一个程序)和程序的执行(运行一个程序)，编译器和链接器将其视为节头表(section header table)描述的一些节(section)的集合，而加载器则将其视为程序头表(program header table)描述的段(segment)的集合，通常一个段可以包含多个节。可重定位文件都包含一个节头表，可执行文件都包含一个程序头表。共享文件两者都包含有。为此，ELF文件格式同时提供了两种看待文件内容的方式，反映了不同行为的不同要求。
从链接的角度看，ELF文件从开始到结束，可以看成是如下组成的：
a)ELF文件头
b)程序头表（可选）
c)第1节,第2节，...，第n节，...
d)节头表
从执行的角度看，ELF文件从开始到结束，可以看成是如下组成的：
a)ELF文件头
b)程序头表
c)第1段,第2段，...，
d)节头表(可选)
2.3 文件头(Elf header)
Elf头在程序的开始部位，作为引路表描述整个ELF的文件结构，其信息大致分为四部分：一是系统相关信息，二是目标文件类型，三是加载相关信息，四是链接相关信息。
其中系统相关信息包括elf文件魔数(标识elf文件)，平台位数，数据编码方式，elf头部版本，硬件平台e_machine，目标文件版本 e_version，处理器特定标志e_ftags：这些信息的引入极大增强了elf文件的可移植性，使交叉编译成为可能。目标文件类型用e_type的值表示，可重定位文件为1，可执行文件为2，共享文件为3;加载相关信息有：程序进入点e_entry．程序头表偏移量e_phoff，elf头部长度 e_ehsize，程序头表中一个条目的长度e_phentsize，程序头表条目数目e_phnum;链接相关信息有：节头表偏移量e_shoff，节头表中一个条目的长度e_shentsize，节头表条目个数e_shnum ，节头表字符索引e shstmdx。可使用命令"readelf -h filename"来察看文件头的内容。
文件头的数据结构如下：
typedef struct elf32_hdr{
unsigned char e_ident[EI_NIDENT];
Elf32_Half e_type;//目标文件类型
Elf32_Half e_machine;//硬件平台
Elf32_Word e_version;//elf头部版本
Elf32_Addr e_entry;//程序进入点
Elf32_Off e_phoff;//程序头表偏移量
Elf32_Off e_shoff;//节头表偏移量
Elf32_Word e_flags;/处理器特定标志
Elf32_Half e_ehsize;//elf头部长度
Elf32_Half e_phentsize;//程序头表中一个条目的长度
Elf32_Half e_phnum;//程序头表条目数目
Elf32_Half e_shentsize;//节头表中一个条目的长度
Elf32_Half e_shnum;//节头表条目个数
Elf32_Half e_shstrmdx;//节头表字符索引
}Elf32_Ehdr;
2.4 程序头表(program header table)
程序头表告诉系统如何建立一个进程映像．它是从加载执行的角度来看待elf文件．从它的角度看．elf文件被分成许多段，elf文件中的代码、链接信息和注释都以段的形式存放。每个段都在程序头表中有一个表项描述，包含以下属性：段的类型，段的驻留位置相对于文件开始处的偏移，段在内存中的首字节地址，段的物理地址，段在文件映像中的字节数．段在内存映像中的字节数，段在内存和文件中的对齐标记。可用"readelf -l filename"察看程序头表中的内容。程序头表的结构如下：
typedef struct elf32_phdr{
Elf32_Word p_type; //段的类型
Elf32_Off p_offset; //段的位置相对于文件开始处的偏移
Elf32_Addr p_vaddr; //段在内存中的首字节地址
Elf32_Addr p_paddr;//段的物理地址
Elf32_Word p_filesz;//段在文件映像中的字节数
Elf32_Word p_memsz;//段在内存映像中的字节数
Elf32_Word p_flags;//段的标记
Elf32_Word p_align;，/段在内存中的对齐标记
)Elf32_Phdr;
2.5节头表(section header table)
节头表描述程序节，为编译器和链接器服务。它把elf文件分成了许多节．每个节保存着用于不同目的的数据．这些数据可能被前面的程序头重复使用，完成一次任务所需的信息往往被分散到不同的节里。由于节中数据的用途不同，节被分成不同的类型，每种类型的节都有自己组织数据的方式。每一个节在节头表中都有一个表项描述该节的属性，节的属性包括小节名在字符表中的索引，类型，属性，运行时的虚拟地址，文件偏移，以字节为单位的大小，小节的对齐等信息，可使用"readelf -S filename"来察看节头表的内容。节头表的结构如下：
typedef struct{
Elf32_Word sh_name;//小节名在字符表中的索引
E1t32_Word sh_type;//小节的类型
Elf32_Word sh_flags;//小节属性
Elf32_Addr sh_addr; //小节在运行时的虚拟地址
Elf32_Off sh_offset;//小节的文件偏移
Elf32_Word sh_size;//小节的大小．以字节为单位
Elf32_Word sh_link;//链接的另外一小节的索引
Elf32 Word sh_info;//附加的小节信息
Elf32 Word sh_addralign;//小节的对齐
Elf32 Word sh_entsize; //一些sections保存着一张固定大小入口的表。就像符号表
}Elf32_Shdr;
3 ELF的特性
3.1平台相关
在ELF 文件头中包含了足够的平台相关信息，如数据编码方式，平台位数，硬件平台e_machine等，这些平台相关信息可在编译由编译器决定。例如，与平台位数的相关的数据结构的定义在elf.h的头文件中．在编译预处理时确定：
#if ELF CLASS==ELFCLASS32
extern Elf32_Dyn_DYNAMIC[];
#define elfhdr elf32_hdr;
#define elf_phdr elf32_phdr;
#define elf_note elf32_note;
#else
extern Elf64_Dyn_DYNAMIC[];
#define elfhdr elf64_hdr;
#define elf_phdr elf64_phdr;
#define elf_note elf64_note;
#endif
linux系统加载ELF可执行文件时，必须首先做一些简单的一致性检查．其代码如下：
if(memcmp(elf_ex.e_ident,ELFMAG,SELFMAG)!=0)
goto out; //检查文件头开始四个字符是否为ELF魔数'\0177ELF
if(elf_ex.e_type!=ET_EXEC&&elf_ex.e_type!=ET_DYN)
goto out;//检查文件类型是否为可执行文件或共享目标文件
if(!elf_check_arch(&elf_ex))
goto out;//检查硬件平台是否一致
其中的elf_check_arch(x)在不同的硬件平台上有不同的定义，其由系统的硬件平台决定。这样，在硬件平台相同的系统上，ELF可以不作修改的执行。因此，它可以支持不同平台上的交叉编译(cross_compilation)和交叉链接(cross_linking)。
3.2 PIC
ELF可以生成一种特殊的代码——与位置无关的代码(position-independent code,PIC)。用户对gcc使用-fPIC指示GNU编译系统生成PIC代码。它是实现共享库或共享可执行代码的基础．这种代码的特殊性在于它可以加载到内存地址空间的任何地址执行．这也是加载器可以很方便的在进程中动态链接共享库。
PIC的实现运用了一个事实，就是代码段中任何指令和数据段中的任何变量之间的距离都是一个与代码段和数据段的绝对存储器位置无关的常量。因此，编译器在数据段开始的地方创建了一个表．叫做全局偏移量表(global offset table．GOT)。GOT包含每个被这个目标模块引用的全局数据目标的表目。编译器还为GOT中每个表目生成一个重定位记录。在加载时，动态链接器会重定位GOT中的每个表目，使得它包含正确的绝对地址。PIC代码在代码中实现通过GOT间接的引用每个全局变量，这样，代码中本来简单的数据引用就变得复杂，必须加入得到GOT适当表目内容的指令。对只读数据的引用也根据同样的道理，所以，加上 IC编译成的代码比一般的代码开销大。
如果一个elf可执行文件需要调用定义在共享库中的任何函数，那么它就有自己的GOT和PLT(procedure linkage table，过程链接表)．这两个节之间的交互可以实现延迟绑定(lazy binging)，这种方法将过程地址的绑定推迟到第一次调用该函数。为了实现延迟绑定，GOT的头三条表目是特殊的：GOT[0]包含.dynamic 段的地址，.dynamic段包含了动态链接器用来绑定过程地址的信息，比如符号的位置和重定位信息;GOT[1]包含动态链接器的标识;GOT[2]包含动态链接器的延迟绑定代码的入口点。GOT的其他表目为本模块要引用的一个全局变量或函数的地址。PLT是一个以16字节(32位平台中)表目的数组形式出现的代码序列。其中PLT[0]是一个特殊的表目，它跳转到动态链接器中执行;每个定义在共享库中并被本模块调用的函数在PLT中都有一个表目，从 PLT[1]开始．模块对函数的调用会转到相应PLT表目中执行，这些表目由三条指令构成。第一条指令是跳转到相应的GOT存储的地址值中．第二条指令把函数相应的ID压入栈中，第三条指令跳转到PLT[O]中调用动态链接器解析函数地址，并把函数真正地址存入相应的GOT表目中。被调用函数GOT相应表目中存储的最初地址为相应PLT表目中第二条指令的地址值，函数第一次被调用后．GOT表目中的值就为函数的真正地址。因此，第一次调用函数时开销比较大．但是其后的每次调用都只会花费一条指令和一个间接的存储器引用。
3.3 强大的工具支持
由于gnu有大量的工具支持elf文件格式．随着gnu工具的功能的扩展．程序员对ELF文件的运用也越来越灵活。例如，在C++中全局的构造函数和析构函数必须非常小心的处理碰到的语言规范问题。构造函数必须在main函数之前被调用。析构函数必须在main函数返回之后被调用。ELF文件格式中，定义了两个特殊的节 (section)，.init和.fini，.init保存着可执行指令，它构成了进程的初始化代码。当一个程序开始运行时，在main函数被调用之前 (c语言称为main)，系统安排执行这个section的中的代码。.fini保存着可执行指令，它构成了进程的终止代码。当一个程序正常退出时．系统安排执行这个section的中的代码。C++编译器利用这个特性．构造正确的.init和.fini sections．并结合.ctors(该section保存着程序的全局的构造函数的指针数组)和.dtors(该section保存着程序的全局的析构函数的指针数组)两个section，完成全局的构造函数和析构函数的处理。
GCC还有许多扩展的特性．有些对ELF 特别的有用。其中一个就是_attribute_ 。使用_attribute_可以使一个函数放到_CTOR_LIST_或者_DTOR_LIST_里。 _attribute_((constructor))促使函数在进入main之前会被自动调用。_attribute_((destructor))促使函数在main返回或者exit调用之后被自动调用。这种函数必须是不能带参数的而且必须是static void类型的函数。在ELF下，这个特性在一般的可执行文件和共享库中都能很好的工作。另外一个GCC的特性是 attribute_(section("sectionname"))，使用这个，能把一个函数或者是数据结构放到任何的section中。
[举例]
这里，通过使用一些用于操作ELF文件的工具的例子，来对其有一个直观的了解。
1 readelf工具
readelf用来显示ELF格式目标文件的信息.可通过参数选项来控制显示哪些特定信息。
*读取elf文件头信息：
$ readelf -h fbtest
输入之后，输出如下：
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF32
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Intel 80386
Version: 0x1
Entry point address: 0x80484d0
Start of program headers: 52 (bytes into file)
Start of section headers: 5924 (bytes into file)
Flags: 0x0
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: 36
Section header string table index: 33
这里，fbtest是在本地使用gcc编译生成的一个简单的可执行程序。
*查看elf文件程序头表信息：
$readelf -l fbtest
输入之后，输出如下：
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr FileSiz MemSiz Flg Align
PHDR 0x000034 0x08048034 0x08048034 0x00100 0x00100 R E 0x4
INTERP 0x000134 0x08048134 0x08048134 0x00013 0x00013 R 0x1
[Requesting program interpreter: /lib/ld-linux.so.2]
LOAD 0x000000 0x08048000 0x08048000 0x00df4 0x00df4 R E 0x1000
LOAD 0x000f0c 0x08049f0c 0x08049f0c 0x00128 0x00178 RW 0x1000
DYNAMIC 0x000f20 0x08049f20 0x08049f20 0x000d0 0x000d0 RW 0x4
NOTE 0x000148 0x08048148 0x08048148 0x00020 0x00020 R 0x4
GNU_STACK 0x000000 0x00000000 0x00000000 0x00000 0x00000 RW 0x4
GNU_RELRO 0x000f0c 0x08049f0c 0x08049f0c 0x000f4 0x000f4 R 0x1
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00
01 .interp
02 .interp .note.ABI-tag .hash .gnu.hash .dynsym .dynstr .gnu.version .gnu.version_r .rel.dyn .rel.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame
03 .ctors .dtors .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss
04 .dynamic
05 .note.ABI-tag
06
07 .ctors .dtors .jcr .dynamic .got
*查看elf文件的节信息：
$readelf -S libmy.so
输入之后，输出如下：
There are 33 section headers, starting at offset 0xfd0:
Section Headers:
[Nr] Name Type Addr Off Size ES Flg Lk Inf Al
[ 0] NULL 00000000 000000 000000 00 0 0 0
[ 1] .hash HASH 000000d4 0000d4 0000a0 04 A 3 0 4
[ 2] .gnu.hash GNU_HASH 00000174 000174 000040 04 A 3 0 4
[ 3] .dynsym DYNSYM 000001b4 0001b4 000150 10 A 4 1 4
[ 4] .dynstr STRTAB 00000304 000304 00018a 00 A 0 0 1
[ 5] .gnu.version VERSYM 0000048e 00048e 00002a 02 A 3 0 2
[ 6] .gnu.version_r VERNEED 000004b8 0004b8 000020 00 A 4 1 4
[ 7] .rel.dyn REL 000004d8 0004d8 0000e8 08 A 3 0 4
[ 8] .rel.plt REL 000005c0 0005c0 000010 08 A 3 10 4
[ 9] .init PROGBITS 000005d0 0005d0 000030 00 AX 0 0 4
[10] .plt PROGBITS 00000600 000600 000030 04 AX 0 0 4
[11] .text PROGBITS 00000630 000630 0002a4 00 AX 0 0 16
[12] .fini PROGBITS 000008d4 0008d4 00001c 00 AX 0 0 4
[13] .rodata PROGBITS 000008f0 0008f0 000006 00 A 0 0 1
[14] .eh_frame_hdr PROGBITS 000008f8 0008f8 000034 00 A 0 0 4
[15] .eh_frame PROGBITS 0000092c 00092c 0000d8 00 A 0 0 4
[16] .ctors PROGBITS 00001a04 000a04 00000c 00 WA 0 0 4
[17] .dtors PROGBITS 00001a10 000a10 000008 00 WA 0 0 4
[18] .jcr PROGBITS 00001a18 000a18 000004 00 WA 0 0 4
[19] .dynamic DYNAMIC 00001a1c 000a1c 0000d0 08 WA 4 0 4
[20] .got PROGBITS 00001aec 000aec 00000c 04 WA 0 0 4
[21] .got.plt PROGBITS 00001af8 000af8 000014 04 WA 0 0 4
[22] .data PROGBITS 00001b0c 000b0c 000008 00 WA 0 0 4
[23] .bss NOBITS 00001b14 000b14 000008 00 WA 0 0 4
[24] .comment PROGBITS 00000000 000b14 0000d2 00 0 0 1
[25] .debug_aranges PROGBITS 00000000 000be8 000050 00 0 0 8
[26] .debug_info PROGBITS 00000000 000c38 00011a 00 0 0 1
[27] .debug_abbrev PROGBITS 00000000 000d52 000024 00 0 0 1
[28] .debug_line PROGBITS 00000000 000d76 000102 00 0 0 1
[29] .debug_ranges PROGBITS 00000000 000e78 000040 00 0 0 8
[30] .shstrtab STRTAB 00000000 000eb8 000116 00 0 0 1
[31] .symtab SYMTAB 00000000 0014f8 0004c0 10 32 56 4
[32] .strtab STRTAB 00000000 0019b8 00031c 00 0 0 1
Key to Flags:
W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings)
I (info), L (link order), G (group), x (unknown)
O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)
这里的libmy.so是自行生成的一个共享库。
2 objcopy
objcopy可以把一种目标文件中的内容复制到另一种类型的目标文件中.
通过objcopy的各种选项，可以对目标文件进行各种类型的操作。例如去掉可执行文件的调试信息（效果等同于strip）等等，具体需要做什么操作，要求我们对elf文件中每个部分的内容有所理解。
这里只给出一个例子：
*使用objcopy把.comment段和.note段的信息去掉：
$ objcopy -R .comment -R .note hello hello.min
这里，hello是一个可执行文件，通过"readelf -l hello"或者"readelf -S hello"命令可以知道文件中包含一个.note段和.comment段，通过这个命令，将这两个段从文件中删除，不会改变原来的文件，而是将删除了这些信息的文件存放在hello.min中。实际通过这个方法，可以减少可执行文件的大小，且不影响可执行文件的功能。
选项的含义是：
-R .note -R .comment 表示移掉 .note 与 .comment 段
-O binary xyb xyb.bin 表示由xyb生成二进制文件xyb.bin
3 objdump
objdump是用查看目标文件或者可执行的目标文件的构成的GCC工具。
以下给出几个常用的例子：
*输出目标文件的所有段概括:
# objdump -h main
输入之后，输出信息大致如下：
main: file format elf32-i386
Sections:
Idx Name Size VMA LMA File off Algn
0 .interp 00000013 08048134 08048134 00000134 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
1 .note.ABI-tag 00000020 08048148 08048148 00000148 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
2 .gnu.hash 00000030 08048168 08048168 00000168 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .dynsym 000000d0 08048198 08048198 00000198 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
4 .dynstr 00000183 08048268 08048268 00000268 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .gnu.version 0000001a 080483ec 080483ec 000003ec 2**1
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
6 .gnu.version_r 00000060 08048408 08048408 00000408 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
7 .rel.dyn 00000010 08048468 08048468 00000468 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
8 .rel.plt 00000048 08048478 08048478 00000478 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
9 .init 00000017 080484c0 080484c0 000004c0 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
10 .plt 000000a0 080484d8 080484d8 000004d8 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
11 .text 00000238 08048580 08048580 00000580 2**4
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
12 .fini 0000001c 080487b8 080487b8 000007b8 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, CODE
13 .rodata 00000013 080487d4 080487d4 000007d4 2**2
......其余内容省略......
这里,main是一个可执行文件。
*输出目标文件的符号表:
# objdump -t main
输入之后，输出类似如下：
main: file format elf32-i386
SYMBOL TABLE:
08048134 l d .interp 00000000 .interp
08048148 l d .note.ABI-tag 00000000 .note.ABI-tag
08048168 l d .gnu.hash 00000000 .gnu.hash
08048198 l d .dynsym 00000000 .dynsym
08048268 l d .dynstr 00000000 .dynstr
080483ec l d .gnu.version 00000000 .gnu.version
08048408 l d .gnu.version_r 00000000 .gnu.version_r
08048468 l d .rel.dyn 00000000 .rel.dyn
08048478 l d .rel.plt 00000000 .rel.plt
080484c0 l d .init 00000000 .init
080484d8 l d .plt 00000000 .plt
08048580 l d .text 00000000 .text
080487b8 l d .fini 00000000 .fini
080487d4 l d .rodata 00000000 .rodata
080487e8 l d .eh_frame_hdr 00000000 .eh_frame_hdr
08048824 l d .eh_frame 00000000 .eh_frame
08049914 l d .ctors 00000000 .ctors
08049920 l d .dtors 00000000 .dtors
08049928 l d .jcr 00000000 .jcr
0804992c l d .dynamic 00000000 .dynamic
08049a0c l d .got 00000000 .got
08049a10 l d .got.plt 00000000 .got.plt
08049a40 l d .data 00000000 .data
08049a48 l d .bss 00000000 .bss
00000000 l d .comment 00000000 .comment
080485a4 l F .text 00000000 call_gmon_start
00000000 l df *ABS* 00000000 crtstuff.c
08049914 l O .ctors 00000000 __CTOR_LIST__
08049920 l O .dtors 00000000 __DTOR_LIST__
08049928 l O .jcr 00000000 __JCR_LIST__
08049ad4 l O .bss 00000004 dtor_idx.5793
08049ad8 l O .bss 00000001 completed.5791
080485d0 l F .text 00000000 __do_global_dtors_aux
......其余信息省略......
*以某种分类信息的形式把目标文件的数据组织（被分为几大块）输出
# objdump -x main
输入之后，输出信息类似如下：
main: file format elf32-i386
main
architecture: i386, flags 0x00000112:
EXEC_P, HAS_SYMS, D_PAGED
start address 0x08048580
Program Header:
PHDR off 0x00000034 vaddr 0x08048034 paddr 0x08048034 align 2**2
filesz 0x00000100 memsz 0x00000100 flags r-x
INTERP off 0x00000134 vaddr 0x08048134 paddr 0x08048134 align 2**0
filesz 0x00000013 memsz 0x00000013 flags r--
LOAD off 0x00000000 vaddr 0x08048000 paddr 0x08048000 align 2**12
filesz 0x00000914 memsz 0x00000914 flags r-x
LOAD off 0x00000914 vaddr 0x08049914 paddr 0x08049914 align 2**12
filesz 0x00000130 memsz 0x000001cc flags rw-
DYNAMIC off 0x0000092c vaddr 0x0804992c paddr 0x0804992c align 2**2
filesz 0x000000e0 memsz 0x000000e0 flags rw-
NOTE off 0x00000148 vaddr 0x08048148 paddr 0x08048148 align 2**2
filesz 0x00000020 memsz 0x00000020 flags r--
EH_FRAME off 0x000007e8 vaddr 0x080487e8 paddr 0x080487e8 align 2**2
filesz 0x0000003c memsz 0x0000003c flags r--
STACK off 0x00000000 vaddr 0x00000000 paddr 0x00000000 align 2**2
...省略...
Dynamic Section:
NEEDED libstdc++.so.6
NEEDED libm.so.6
NEEDED libgcc_s.so.1
NEEDED libc.so.6
INIT 0x80484c0
FINI 0x80487b8
GNU_HASH 0x8048168
...省略...
Version References:
required from libstdc++.so.6:
0x056bafd3 0x00 05 CXXABI_1.3
0x08922974 0x00 03 GLIBCXX_3.4
required from libc.so.6:
0x0d696910 0x00 04 GLIBC_2.0
0x09691f73 0x00 02 GLIBC_2.1.3
Sections:
Idx Name Size VMA LMA File off Algn
0 .interp 00000013 08048134 08048134 00000134 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
1 .note.ABI-tag 00000020 08048148 08048148 00000148 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
2 .gnu.hash 00000030 08048168 08048168 00000168 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
3 .dynsym 000000d0 08048198 08048198 00000198 2**2
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
4 .dynstr 00000183 08048268 08048268 00000268 2**0
CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA
5 .gnu.version 0000001a 080483ec 080483ec 000003ec 2**1
...省略...
SYMBOL TABLE:
08048134 l d .interp 00000000 .interp
08048148 l d .note.ABI-tag 00000000 .note.ABI-tag
08048168 l d .gnu.hash 00000000 .gnu.hash
08048198 l d .dynsym 00000000 .dynsym
08048268 l d .dynstr 00000000 .dynstr
080483ec l d .gnu.version 00000000 .gnu.version
08048408 l d .gnu.version_r 00000000 .gnu.version_r
...省略...
这里可知，分别显示出各个段相关的信息。
*输出指定段的信息:
# objdump -j .text -S main
输入之后，输出类似如下:
main: file format elf32-i386
Disassembly of section .text:
08048580 <_start>:
8048580: 31 ed xor %ebp,%ebp
8048582: 5e pop %esi
8048583: 89 e1 mov %esp,%ecx
8048585: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp
8048588: 50 push %eax
8048589: 54 push %esp
...省略...
这里，反汇编会用到类似的命令。
4 nm
这个命令可以用来查看库中的符号。
nm列出的符号有很多，常见的有三种，一种是在库中被调用，但并没有在库中定义(表明需要其他库支持)，用U表示；一种是库中定义的函数，用T表示，这是最常见的；另外一种是所谓的“弱态”符号，它们虽然在库中被定义，但是可能被其他库中的同名符号覆盖，用W表示。
*假设开发者希望知道hello库中是否定义了 printf():
$nm libhello.so |grep printf
U printf
U表示符号printf被引用，但是并没有在函数内定义，由此可以推断，要正常使用hello库，必须有其它库支持。
5 ldd
ldd命令可以用来查看一个可执行文件或者库依赖哪些其他的文件。
*使用ldd命令查看hello依赖于哪些库：
$ldd hello
libc.so.6=>/lib/libc.so.6(0x400la000)
/lib/ld-linux.so.2=>/lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)
这里，结合nm，从上面的结果可以继续查看printf最终在哪里被定义.
[其它]
暂无。
参考：
http://www.dz3w.com/mcu/linux/0070701.html
http://linux.chinaunix.net/techdoc/beginner/2009/04/23/1108716.shtml
http://www.dz3w.com/mcu/linux/0070701.html
http://www.sudu.cn/info/html/edu/20080428/302819.html
本文涉及的关于elf文件介绍的内容大部分是从网络上收集整理的，也可以通过"man elf"或者"info elf"来查看其相关文档信息；后面几个操作elf文件的工具，也是非常强大和重要的，其更多的信息参见帮助手册。
作者：QuietHeart
Email：[email protected]
日期：2010年12月20日