ELF文件备忘

1. 读取ELF文件头:

$ readelf -h sign
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)(.so文件DYN (Shared object file)、.o文件REL (Relocatable file)、Core dump文件(CORE)
  Machine:                                              Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                                               0x1
  Entry point address:                              0x400510
  Start of program headers:                      64 (bytes into file)
  Start of section headers:                       3072 (bytes into file)
  Flags:                                                  0x0
  Size of this header:                               64 (bytes)
  Size of program headers:                       56 (bytes)
  Number of program headers:                  8
  Size of section headers:                        64 (bytes)
  Number of section headers:                   31
  Section header string table index:          28

 

2. 显示程序头表(目标文件没有该表):

$ readelf -l sign

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x400510
There are 8 program headers, starting at offset 64

Program Headers:
  Type                          Offset                              VirtAddr                PhysAddr                 FileSiz                    MemSiz                  Flags Align
  PHDR                        0x0000000000000040 0x0000000000400040 0x0000000000400040 0x00000000000001c0 0x00000000000001c0  R E      8
  INTERP                     0x0000000000000200 0x0000000000400200 0x0000000000400200 0x000000000000001c 0x000000000000001c  R         1
      [Requesting program interpreter: /lib64/ld-linux-x86-64.so.2]
  LOAD                        0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000 0x00000000000008a4 0x00000000000008a4  R E    200000
  LOAD                        0x00000000000008a8 0x00000000006008a8 0x00000000006008a8 0x0000000000000220 0x0000000000000230  RW    200000
  DYNAMIC                  0x00000000000008d0 0x00000000006008d0 0x00000000006008d0 0x00000000000001a0 0x00000000000001a0  RW     8
  NOTE                        0x000000000000021c 0x000000000040021c 0x000000000040021c  0x0000000000000044 0x0000000000000044  R         4
  GNU_EH_FRAME       0x00000000000007d8 0x00000000004007d8 0x00000000004007d8 0x000000000000002c 0x000000000000002c  R         4
  GNU_STACK             0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000  RW     8

 Section to Segment mapping: (段到节的映射)
  Segment Sections...
   00
   01     .interp
   02     .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .hash .gnu.hash .dynsym .dynstr

             .gnu.version .gnu.version_r .rela.dyn .rela.plt .init .plt .text .fini .rodata .eh_frame_hdr .eh_frame
   03     .ctors .dtors .jcr .dynamic .got .got.plt .data .bss
   04     .dynamic
   05     .note.ABI-tag .note.gnu.build-id
   06     .eh_frame_hdr
   07

上述各段组成了最终在内存中执行的程序,其还提供了各段在虚拟地址空间和物理地址空间中的大小、位置、标志、访问授权和对齐方面的信息。各段语义如下:

PHDR保存程序头表

INTERP指定程序从可行性文件映射到内存之后,必须调用的解释器,它是通过链接其他库来满足未解析的引用,用于在虚拟地址空间中插入程序运行所需的动态库。

LOAD表示一个需要从二进制文件映射到虚拟地址空间的段,其中保存了常量数据(如字符串),程序目标代码等。

DYNAMIC段保存了由动态连接器(即INTERP段中指定的解释器)使用的信息。

 

3. 读取节头表:

$ readelf -S sign.o
There are 13 section headers, starting at offset 0x210:(这里指定的offset是相对于二进制文件)

Section Headers:
  [Nr] Name              Type             Address           Offset       Size              EntSize          Flags  Link  Info  Align
  [ 0]                     NULL             0000000000000000  00000000       0000000000000000  0000000000000000           0     0     0
  [ 1] .text             PROGBITS         0000000000000000  00000040       00000000000000e5  0000000000000000  AX       0     0     4
  [ 2] .rela.text        RELA             0000000000000000  000006f8       00000000000000a8  0000000000000018          11     1     8
  [ 3] .data             PROGBITS         0000000000000000  00000128       0000000000000000  0000000000000000  WA       0     0     4
  [ 4] .bss              NOBITS           0000000000000000  00000128       0000000000000000  0000000000000000  WA       0     0     4
  [ 5] .rodata           PROGBITS         0000000000000000  00000128       000000000000000b  0000000000000000   A       0     0     1
  [ 6] .comment          PROGBITS         0000000000000000  00000133       000000000000001d  0000000000000001  MS       0     0     1
  [ 7] .note.GNU-stack   PROGBITS         0000000000000000  00000150       0000000000000000  0000000000000000           0     0     1
  [ 8] .eh_frame         PROGBITS         0000000000000000  00000150       0000000000000058  0000000000000000   A       0     0     8
  [ 9] .rela.eh_frame    RELA             0000000000000000  000007a0       0000000000000030  0000000000000018          11     8     8
  [10] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  000001a8       0000000000000061  0000000000000000           0     0     1
  [11] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  00000550       0000000000000168  0000000000000018          12     9     8
  [12] .strtab           STRTAB           0000000000000000  000006b8       0000000000000039  0000000000000000           0     0     1

$ readelf -S sign
There are 31 section headers, starting at offset 0xc00

Section Headers:
  [Nr] Name                    Type                Address                        Offset              Size                                 EntSize                          Flags  Link  Info  Align
  [ 0]                                 NULL             0000000000000000   00000000      0000000000000000   0000000000000000           0     0     0
  [ 1] .interp                     PROGBITS   0000000000400200   00000200      000000000000001c   0000000000000000   A          0        0     1
  [ 2] .note.ABI-tag         NOTE             000000000040021c   0000021c       0000000000000020  0000000000000000   A       0     0     4
  [ 3] .note.gnu.build-id NOTE             000000000040023c  0000023c       0000000000000024  0000000000000000   A       0     0     4
  [ 4] .hash             HASH             0000000000400260  00000260       0000000000000030  0000000000000004   A       6     0     8
  [ 5] .gnu.hash         GNU_HASH         0000000000400290  00000290       000000000000001c  0000000000000000   A       6     0     8
  [ 6] .dynsym           DYNSYM           00000000004002b0  000002b0       00000000000000a8  0000000000000018   A       7     1     8
  [ 7] .dynstr           STRTAB           0000000000400358  00000358       0000000000000065  0000000000000000   A       0     0     1
  [ 8] .gnu.version      VERSYM           00000000004003be  000003be       000000000000000e  0000000000000002   A       6     0     2
  [ 9] .gnu.version_r    VERNEED          00000000004003d0  000003d0       0000000000000030  0000000000000000   A       7     1     8
  [10] .rela.dyn         RELA             0000000000400400  00000400       0000000000000018  0000000000000018   A       6     0     8
  [11] .rela.plt         RELA             0000000000400418  00000418       0000000000000078  0000000000000018   A       6    13     8
  [12] .init             PROGBITS         0000000000400490  00000490       0000000000000018  0000000000000000  AX       0     0     4
  [13] .plt              PROGBITS         00000000004004a8  000004a8       0000000000000060  0000000000000010  AX       0     0     4
  [14] .text             PROGBITS         0000000000400510  00000510       00000000000002a8  0000000000000000  AX       0     0     16
  [15] .fini             PROGBITS         00000000004007b8  000007b8       000000000000000e  0000000000000000  AX       0     0     4
  [16] .rodata           PROGBITS         00000000004007c8  000007c8       000000000000000f  0000000000000000   A       0     0     4
  [17] .eh_frame_hdr     PROGBITS         00000000004007d8  000007d8       000000000000002c  0000000000000000   A       0     0     4
  [18] .eh_frame         PROGBITS         0000000000400808  00000808       000000000000009c  0000000000000000   A       0     0     8
  [19] .ctors            PROGBITS         00000000006008a8  000008a8       0000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8
  [20] .dtors            PROGBITS         00000000006008b8  000008b8       0000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8
  [21] .jcr              PROGBITS         00000000006008c8  000008c8       0000000000000008  0000000000000000  WA       0     0     8
  [22] .dynamic          DYNAMIC          00000000006008d0  000008d0       00000000000001a0  0000000000000010  WA       7     0     8
  [23] .got              PROGBITS         0000000000600a70  00000a70       0000000000000008  0000000000000008  WA       0     0     8
  [24] .got.plt          PROGBITS         0000000000600a78  00000a78       0000000000000040  0000000000000008  WA       0     0     8
  [25] .data             PROGBITS         0000000000600ab8  00000ab8       0000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8
  [26] .bss              NOBITS           0000000000600ac8  00000ac8       0000000000000010  0000000000000000  WA       0     0     8
  [27] .comment          PROGBITS         0000000000000000  00000ac8       0000000000000038  0000000000000001  MS       0     0     1
  [28] .shstrtab         STRTAB           0000000000000000  00000b00       00000000000000fe  0000000000000000           0     0     1
  [29] .symtab           SYMTAB           0000000000000000  000013c0       0000000000000678  0000000000000018          30    47     8
  [30] .strtab           STRTAB           0000000000000000  00001a38       000000000000023c  0000000000000000           0     0     1
Key to Flags:
  W (write), A (alloc), X (execute), M (merge), S (strings), l (large)
  I (info), L (link order), G (group), T (TLS), E (exclude), x (unknown)
  O (extra OS processing required) o (OS specific), p (processor specific)

PROGBITS(程序必须解释的信息,如二进制代码),STRTAB用于存储与ELF格式有关的字符串,但与程序没有直接关联,如各个节的名称(.text, .comment)

.data保存初始化过的数据,这是普通程序数据的一部分,可以在程序运行期间修改。

.rodata保存了只读数据,可以读取但不能修改,例如printf语句中的所有静态字符串封装到该节。

.init.fini保存了进程初始化和结束所用的代码,这通常是由编译器自动添加的。

.hash是一个散列表,允许在不对全表元素进行线性搜索的情况下,快速访问所有符号表项。

 

4. 符号表机制(readelf -s

符号表保存了程序实现或使用的所有全局变量和函数,如果程序引用一个自身代码未定义的符号,则称之为未定义符号,这类引用必须在静态链接期间用其他目标模块或库解决,或在加载时通过动态链接解决。

实现:

.symtab确定符号的名称与其值之间的关联,其中名称不是直接以字符串形式出现的,而是表示为某一字符串数组(.strtab)的索引。

.strtab保存了字符串数组(.shstrtab包含了节名称字符串表)。

.hash保存了一个散列表,以帮助快速查找符号。

 

typedef struct elf64_sym {

Elf64_Word st_name;          // 符号名称,字符串表中的索引

// STT_OBJECT表示符号关联到一个数据对象,如变量、数组或指针;

// STT_FUNC表示符号关联到一个函数;

// STT_NOTYPE表示符号类型未指定,用于未定义引用

unsigned char st_info;         // 类型和绑定属性:STB_LOCAL/STB_GLOBAL/STB_WEAK

unsigned char st_other;      // 语义未定义,0

Elf64_Half st_shndx;           // 相关节的索引,符号将绑定到该节,此外SHN_ABS指定符号是绝对值,不因重定位而改变,SHN_UNDEF标识未定义符号。

Elf64_Addr st_value;           // 符号的值

Elf64_Xword st_size;          // 符号的长度,如一个指针的长度或struct对象中包含的字节数。

}Elf64_Sym;

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