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ELF:数据、字符表示法与ELF头
作者:Herbert Yuan 邮箱:yuanjp89@163.com
发布时间:2017-6-15 站点:Inside Linux Development

1 数据表示法 Data representation

目标文件格式支持各种8位字节、32位架构的处理器,而且打算支持更大或更小的架构。所以目标文件使用与机器无关的格式重新表示(represent)了一些控制数据。

32位数据类型

Name

Size

Alignment

Purpose

Elf32_Addr

4

4

Unsigned program address

Elf32_Half

2

2

Unsigned medium integer

Elf32_Off

4

4

Unsigned file offset

Elf32_Sword

4

4

Signed large integer

Elf32_Word

4

4

Unsigned large integer

unsigned char

1

1

Unsigned small integer

所有的目标文件数据结构遵循通常的(natural)的大小和对齐指南。基于可移植原因,ELF不使用位域。

2 字符表示法 Character representations

单字节字符使用7位ASCII字符。字符不在ASCII里面的可以占用1个或多个字节,根据其对应的字符编码。程序可以控制他们自己的字符集,TIS-conformance不限制字符集,但他们通常应当遵循一些简单的规则。

3 ELF header

通过ELF头,可以确定文件类型,处理器架构,索引program header table和section header table等。ELF头可以使用一个结构体表示,定义如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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17
18
#define EI_NIDENT  16
 
typedef struct {
    unsigned char e_ident[EI_NIDENT];
    Elf32_Half e_type;
    Elf32_Half e_machine;
    Elf32_Word e_version;
    Elf32_Addr e_entry;
    Elf32_Off e_phoff;
    Elf32_Off e_shoff;
    Elf32_Word e_flags;
    Elf32_Half e_ehsize;
    Elf32_Half e_phentsize;
    Elf32_Half e_phnum;
    Elf32_Half e_shentsize;
    Elf32_Half e_shnum;
    Elf32_Half e_shstrndx;
} Elf32_Ehdr;

e_ident,用于标识文件为ELF格式,提供机器独立的数据,来解析ELF内容。

e_type,定义目标文件的格式。

Name

Value

Meaning

ET_NONE

0

No file type

ET_REL

1

Relocatable file

ET_EXEC

2

Executable file

ET_DYN

3

Shared object file

ET_CORE

4

Core file

ET_LOPROC

0xff00

Processor-specific

ET_HIPROC

0xffff

Processor-specific

e_machine,定义处理器架构。下表并不全,不同的架构在不同的规范中添加他们的定义。

Name

Value

Meaning

ET_NONE

0

No machine

EM_M32

1

AT&T WE 32100

EM_SPARC

2

SPARC

EM_386

3

Intel Architecture

EM_MIPS

8

MIPS RS3000 Big-Endian

Reserved

11-16

Processor-specific

e_version,当以ELF版本,当前值为1。

Name

Value

Meaning

EV_NONE

0

Invalid version

EV_CURRENT

1

Current version


e_entry,定义系统转移控制的虚拟地址,从此启动进程。如果没有相关的entry point,设为0。

e_phoff,存储program header table距文件开始处的字节偏移值。如果没有,则设为0。

e_shoff,存储section header table距文件开始处的字节偏移值。如果没有,则设为0。

e_flags,存储处理器相关的flags。

e_ehsize,存储ELF头的字节大小。

e_phentsize,存储program header table一个条目的大小,每个条目大小一样。

e_phnum,存储program header table条目数。

e_shentsize,存储section header table一个条目的大小,每个条目大小一样。

e_shnum,存储section header table的条目数。

e_shstrndx,存储section header string table section的索引。这个section存储所有section的名字。如果没有这个section,值为SHN_UNDEF(0)。

3.1 ELF Identification

e_ident有16个字节的内容,其分为几个部分,如下:

Name

Value

Purpose

EI_MAG0

0

File identification

EI_MAG1

1

File identification

EI_MAG2

2

File identification

EI_MAG3

3

File identification

EI_CLASS

4

File class

EI_DATA

5

Data encoding

EI_VERSION

6

File version

EI_PAD

7

Start of padding bytes

第一个字符为0x7f,紧接着3个字符为"ELF",前4个字符为magic number,标识一个ELF文件。

EI_CLASS,定义了文件的类型或者能力。

Name

Value

Meaning

ELFCLASSNONE

0

Invalid class

ELFCLASS32

1

32-bit目标

ELFCLASS64

2

64-bit目标

EI_DATA,定义目标文件中,处理器相关的字节编码。

Name

Value

Meaning

ELFDATANONE

0

Invalid data encoding

ELFDATA2LSB

1

小端在前

ELFDATA2MSB

2

大端在前

EI_VERSION,指定ELF头的版本号,必须为EV_CURRENT。

EI_PAD,未用的字节开头,这些未用字节是保留的,被设为0。

在Symtem V ABI 4.1 update中,添加了2个内容。EI_OSABI和EI_ABIVERSION。EI_OSABI的值为7,EI_ABIVERSION的值为8。EI_PAD变成了9。ELFOSABI_LINUX的值被定义为3。

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