目标文件--以ELF文件为例对段简介

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我是靠谱客的博主粗犷网络，最近开发中收集的这篇文章主要介绍目标文件--以ELF文件为例对段简介，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1.什么是段？

目标文件中的内容至少有编译后的机器指令代码、数据。没错，除了这些内容以外，目标文件中还包括了链接时所须要的一些信息，比如符号表、调试信息、字符串等。一般目标文件将这些信息按不同的属性，以“节”（Section）的形式存储，有时候也叫“段”（Segment），我们一般都称为“段”。

2.常用的段（以SimpleSection.o为例）

SimpleSection程序：

int printf( const char* format, ... );

int global_init_var = 84;

int global_uninit_var;

void func1( int i )

{

printf( "%dn", i );

}

int main(void)

{

static int static_var = 85;

static int static_var2;

int a = 1;

int b;

func1( static_var + static_var2 + a + b );

return a;

}

SimpleSection目标文件：

wpsE84E.tmp

根据目标文件可分析目标文件包含：头文件，代码段，数据段，只读数据段，公共块和其他数据（BSS不存放在目标文件中，但是会被装载到内存中）。下面逐个分析：

（1）代码段

代码段，存放的是目标文件的机器指令。

$ objdump -s -d SimpleSection.o

……

Contents of section .text:

0000 5589e583 ec088b45 08894424 04c70424 U......E..D$...$

0010 00000000 e8fcffff ffc9c38d 4c240483 ............L$..

0020 e4f0ff71 fc5589e5 5183ec14 c745f401 ...q.U..Q....E..

0030 0000008b 15040000 00a10000 00008d04 ................

0040 020345f4 0345f889 0424e8fc ffffff8b ..E..E...$......

0050 45f483c4 14595d8d 61fcc3 E....Y].a..

……

00000000 <func1>:

0: 55 push %ebp

1: 89 e5 mov %esp,%ebp

3: 83 ec 08 sub $0x8,%esp

6: 8b 45 08 mov 0x8(%ebp),%eax

9: 89 44 24 04 mov %eax,0x4(%esp)

d: c7 04 24 00 00 00 00 movl $0x0,(%esp)

14: e8 fc ff ff ff call 15 <func1+0x15>

19: c9 leave

1a: c3 ret

0000001b <main>:

1b: 8d 4c 24 04 lea 0x4(%esp),%ecx

1f: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp

22: ff 71 fc pushl -0x4(%ecx)

25: 55 push %ebp

26: 89 e5 mov %esp,%ebp

28: 51 push %ecx

29: 83 ec 14 sub $0x14,%esp

2c: c7 45 f4 01 00 00 00 movl $0x1,-0xc(%ebp)

33: 8b 15 04 00 00 00 mov 0x4,%edx

39: a1 00 00 00 00 mov 0x0,%eax

3e: 8d 04 02 lea (%edx,%eax,1),%eax

41: 03 45 f4 add -0xc(%ebp),%eax

44: 03 45 f8 add -0x8(%ebp),%eax

47: 89 04 24 mov %eax,(%esp)

4a: e8 fc ff ff ff call 4b <main+0x30>

4f: 8b 45 f4 mov -0xc(%ebp),%eax

52: 83 c4 14 add $0x14,%esp

55: 59 pop %ecx

56: 5d pop %ebp

57: 8d 61 fc lea -0x4(%ecx),%esp

5a: c3 ret

“Contents of section .text”就是.text的数据以十六进制方式打印出来的内容，总共0x5b字节，跟前面我们了解到的“.text”段长度相符合，最左面一列是偏移量，中间4列是十六进制内容，最右面一列是.text段的ASCII码形式。对照下面的反汇编结果，可以很明显地看到，.text段里所包含的正是SimpleSection.c里两个函数func1()和main()的指令。.text段的第一个字节“0x55”就是“func1()”函数的第一条“push %ebp”指令，而最后一个字节0xc3正是main()函数的最后一条指令“ret”。

（2）数据段

.data段保存的是那些已经初始化了的全局静态变量和局部静态变量。前面的SimpleSection.c代码里面一共有两个这样的变量，分别是global_init_varabal与static_var。这两个变量每个4个字节，一共刚好8个字节，所以“.data”这个段的大小为8个字节。

（3）只读数据段

“.rodata”段存放的是只读数据，一般是程序里面的只读变量（如const修饰的变量）和字符串常量。单独设立“.rodata”段有很多好处，不光是在语义上支持了C++的const关键字，而且操作系统在加载的时候可以将“.rodata”段的属性映射成只读，这样对于这个段的任何修改操作都会作为非法操作处理，保证了程序的安全性。另外在某些嵌入式平台下，有些存储区域是采用只读存储器的，如ROM，这样将“.rodata”段放在该存储区域中就可以保证程序访问存储器的正

确性。

$ objdump -x -s -d SimpleSection.o

……

Sections:

Idx Name Size VMA LMA File off Algn

1 .data 00000008 00000000 00000000 00000090 2**2

CONTENTS, ALLOC, LOAD, DATA

3 .rodata 00000004 00000000 00000000 00000098 2**0

CONTENTS, ALLOC, LOAD, READONLY, DATA

……

Contents of section .data:

0000 54000000 55000000 T...U...

Contents of section .rodata:

0000 25640a00 %d..

……

我们看到“.data”段里的前4个字节，从低到高分别为0x54、0x00、0x00、0x00。这个值刚好是global_init_varabal，即十进制的84。global_init_varabal是个4字节长度的int类型，为什么存放的次序为0x54、0x00、0x00、0x00而不是0x00、0x00、0x00、0x54？这涉及CPU的字节序（Byte Order）的问题，也就是所谓的大端（Big-endian）和小端（Little-endian）的问题。关于字节序的问题本书的附录有详细的介绍。而最后4个字节刚好是static_init_var的值，即85。

（4）.BSS段

.bss段存放的是未初始化的全局变量和局部静态变量，如上述代码中global_uninit_var和static_var2就是被存放在.bss段，其实更准确的说法是.bss段为它们预留了空间。但是我们可以看到该段的大小只有4个字节，这与global_uninit_var和static_var2的大小的8个字节不符。其实我们可以通过符号表（Symbol Table）看到，只有static_var2被存放在了.bss段，而global_uninit_var却没有被存放在任何段，只是一个未定义的“COMMON符号”。这其实是跟不同的语言与不同的编译器实现有关，有些编译器会将全局的未初始化变量存放在目标文件.bss段，有些则不存放，只是预留一个未定义的全局变量符号，等到最终链接成可执行文件的时候再在.bss段分配空间。

.bss并没有存放变量，只是为变量预留了空间。我们只要记录变量要使用的空间的大小就可以了。COMMON是公共块，它的基本的功能就是记录弱符号（未初始化的全局变量），根据COMMON的机制，当不同的目标文件需要的COMMON块空间大小不一致时，以最大的块为准。比如，int类型和double类型会按照double类型分配空间。