ELF 和 AXF 文件分析详解

只看该作者 · 2021-6-8 16:18

ELF（Executable and Linking Format）是一个定义了目标文件内部信息如何组成和组织的文件格式。

内核会根据这些信息加载可执行文件，内核根据这些信息可以知道从文件哪里获取代码，从哪里获取初始化数据，在哪里应该加载共享库等信息。

栈的地址是向下生长，堆的地址是向上生长：

只看该作者 · 2021-6-8 16:19

1、ELF 文件类型

ELF 文件有下面三种类型：

1）目标文件

$ gcc -c test.c

得到的test.o就是目标文件，目标文件通过链接可生成可执行文件。

静态库其实也算目标文件，静态库是通过ar命令将目标打包为.a文件。

如：ar crv libtest.a test.o

2）可执行文件

$gcc -o test test.c

得到的 test 文件就是可执行的二进制文件。

3）共享库

$ gcc test.c -fPIC -shared -o libtest.so

得到的文件 listtest.so 就是共享库。

可以通过 readelf 来区分上面三种类型的 ELF 文件，每种类型文件的头部信息是不一样的。

只看该作者 · 2021-6-8 16:20

2、示例

2.1、test.c 文件

#include<stdio.h>

int global_data = 4;
int global_data_2;
int main(int argc, char **argv)
{
int local_data = 3;

printf("Hello World\n");
printf("global_data = %d\n", global_data);
printf("global_data_2 = %d\n", global_data_2);
printf("local_data = %d\n", local_data);

return (0);
}

只看该作者 · 2021-6-8 16:20

没看明白，有没有小白能够看得懂的**？

只看该作者 · 2021-6-8 16:21

2.2、目标文件：$readelf -h test.o

  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:                            REL (Relocatable file)
  Machine:                         Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                         0x1
  Entry point address:             0x0
  Start of program headers:       0 (bytes into file)
  Start of section headers:       456 (bytes into file)
  Flags:                            0x0
  Size of this header:             64 (bytes)
  Size of program headers:          0 (bytes)
  Number of program headers:       0
  Size of section headers:          64 (bytes)
  Number of section headers:       13
  Section header string table index: 10

在 readelf 的输出中：

第 1 行，ELF Header: 指名 ELF 文件头开始。
第 2 行，Magic 魔数，用来指名该文件是一个 ELF 目标文件。第一个字节 7F 是个固定的数；后面的 3 个字节正是 E, L, F 三个字母的 ASCII 形式。
第 3 行，CLASS 表示文件类型，这里是 64位的 ELF 格式。
第 4 行，Data 表示文件中的数据是按照什么格式组织(大端或小端)的，不同处理器平台数据组织格式可能就不同，如x86平台为小端存储格式。
第 5 行，当前 ELF 文件头版本号，这里版本号为 1 。
第 6 行，OS/ABI ，指出操作系统类型，ABI 是 Application Binary Interface 的缩写。
第 7 行，ABI 版本号，当前为 0 。
第 8 行，Type 表示文件类型。ELF 文件有 3 种类型，一种是如上所示的 Relocatable file 可重定位目标文件，一种是可执行文件(Executable)，另外一种是共享库(Shared Library) 。
第 9 行，机器平台类型。
第 10 行，当前目标文件的版本号。
第 11 行，程序的虚拟地址入口点，因为这还不是可运行的程序，故而这里为零。
第 12 行，与 11 行同理，这个目标文件没有 Program Headers。
第 13 行，sections 头开始处，这里 208 是十进制，表示从地址偏移 0xD0 处开始。
第 14 行，是一个与处理器相关联的标志，x86 平台上该处为 0 。
第 15 行，ELF 文件头的字节数。
第 16 行，因为这个不是可执行程序，故此处大小为 0。
第 17 行，同理于第 16 行。
第 18 行，sections header 的大小，这里每个 section 头大小为 40 个字节。
第 19 行，一共有多少个 section 头，这里是 8 个。
第 20 行，section 头字符串表索引号，从 Section Headers 输出部分可以看到其内容的偏移在 0xa0 处，从此处开始到0xcf 结束保存着各个 sections 的名字，如 .data，.text，.bss等。

只看该作者 · 2021-6-8 16:22

2.3、可执行文件：$readelf -h test

  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)
  Machine:                         Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                         0x1
  Entry point address:             0x400420
  Start of program headers:       64 (bytes into file)
  Start of section headers:       2696 (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:       30
  Section header string table index: 27

只看该作者 · 2021-6-8 16:23

2.3.1、信息详解

1) 根据 Class、Type 和 Machine，可以知道该文件在 X86-64 位机器上生成的 64 位可执行文件;

2) 根据 Entry point address，可以知道当该程序启动时从虚拟地址 0x400420 处开始运行。

这个地址并不是 main 函数的地址，而是 _start 函数的地址，_start 由链接器创建，_start 是为了初始化程序。

通过这个命令可以看到 _start 函数：

objdump -d -j .text test

3) 根据Number of program headers，可以知道该程序有8个段。

4) 根据Number of section headers，可以知道该程序有30个区。

区中存储的信息是用来链接使用的，主要包括：程序代码、程序数据（变量）、重定向信息等。

比如：Code section 保存的是代码，data section 保存的是初始化或未初始化的数据等。

Linux内核无法以区的概念来识别可执行文件。

内核使用包括连续页的VMA（virtual memory area）来识别进程。

在每个VMA中可能映射了一个或多个区，每个VMA代表一个ELF文件的段。

只看该作者 · 2021-6-8 16:25

2.3.2、查看区的内容

$readelf -S test

There are 30 section headers, starting at offset 0xa88:
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-i NOTE          000000000040023c  0000023c
   0000000000000024  0000000000000000 A    0    0    4
  [ 4] .gnu.hash       GNU_HASH       0000000000400260  00000260
   000000000000001c  0000000000000000 A    5    0    8
  [ 5] .dynsym          DYNSYM          0000000000400280  00000280
   0000000000000078  0000000000000018 A    6    1    8
  [ 6] .dynstr          STRTAB          00000000004002f8  000002f8
   0000000000000044  0000000000000000 A    0    0    1
  [ 7] .gnu.version    VERSYM          000000000040033c  0000033c
   000000000000000a  0000000000000002 A    5    0    2
  [ 8] .gnu.version_r VERNEED       0000000000400348  00000348
   0000000000000020  0000000000000000 A    6    1    8
  [ 9] .rela.dyn       RELA          0000000000400368  00000368
   0000000000000018  0000000000000018 A    5    0    8
  [10] .rela.plt       RELA          0000000000400380  00000380
   0000000000000048  0000000000000018 A    5 12    8
  [11] .init          PROGBITS       00000000004003c8  000003c8
   0000000000000018  0000000000000000  AX    0    0    4
  [12] .plt             PROGBITS       00000000004003e0  000003e0
   0000000000000040  0000000000000010  AX    0    0    4
  [13] .text          PROGBITS       0000000000400420  00000420
   0000000000000238  0000000000000000  AX    0    0    16
  [14] .fini          PROGBITS       0000000000400658  00000658
   000000000000000e  0000000000000000  AX    0    0    4
  [15] .rodata          PROGBITS       0000000000400668  00000668
   0000000000000053  0000000000000000 A    0    0    8
  [16] .eh_frame_hdr    PROGBITS       00000000004006bc  000006bc
   0000000000000024  0000000000000000 A    0    0    4
  [17] .eh_frame       PROGBITS       00000000004006e0  000006e0
   000000000000007c  0000000000000000 A    0    0    8
  [18] .ctors          PROGBITS       0000000000600760  00000760
   0000000000000010  0000000000000000  WA    0    0    8
  [19] .dtors          PROGBITS       0000000000600770  00000770
   0000000000000010  0000000000000000  WA    0    0    8
  [20] .jcr             PROGBITS       0000000000600780  00000780
   0000000000000008  0000000000000000  WA    0    0    8
  [21] .dynamic       DYNAMIC       0000000000600788  00000788
   0000000000000190  0000000000000010  WA    6    0    8
  [22] .got             PROGBITS       0000000000600918  00000918
   0000000000000008  0000000000000008  WA    0    0    8
  [23] .got.plt       PROGBITS       0000000000600920  00000920
   0000000000000030  0000000000000008  WA    0    0    8
  [24] .data          PROGBITS       0000000000600950  00000950
   0000000000000008  0000000000000000  WA    0    0    4
  [25] .bss             NOBITS          0000000000600958  00000958
   0000000000000018  0000000000000000  WA    0    0    8
  [26] .comment       PROGBITS       0000000000000000  00000958
   000000000000002c  0000000000000001  MS    0    0    1
  [27] .shstrtab       STRTAB          0000000000000000  00000984
   00000000000000fe  0000000000000000          0    0    1
  [28] .symtab          SYMTAB          0000000000000000  00001208
   0000000000000648  0000000000000018       29 46    8
  [29] .strtab          STRTAB          0000000000000000  00001850
   000000000000021e  0000000000000000          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)

.text 区存储的是程序的代码（二进制指令），该区的标志为 X 表示可执行。

只看该作者 · 2021-6-8 16:26

2.3.3、使用 objdump 反汇编查看 .text 的内容

$objdump -d -j .text test

-d选项告诉objdump反汇编机器码，-j选项告诉objdump只关心.text区。

test:    file format elf64-x86-64
Disassembly of section .text:
0000000000400420 <_start>:
  400420:    31 ed                xor %ebp,%ebp
  400422:    49 89 d1             mov %rdx,%r9
  400425:    5e                   pop %rsi
  400426:    48 89 e2             mov %rsp,%rdx
  400429:    48 83 e4 f0          and $0xfffffffffffffff0,%rsp
  40042d:    50                   push %rax
  40042e:    54                   push %rsp
  40042f:    49 c7 c0 80 05 40 00 mov $0x400580,%r8
  400436:    48 c7 c1 90 05 40 00 mov $0x400590,%rcx
  40043d:    48 c7 c7 04 05 40 00 mov $0x400504,%rdi
  400444:    e8 c7 ff ff ff       callq  400410 <__libc_start_main@plt>
  400449:    f4                   hlt
  40044a:    90                   nop
  40044b:    90                   nop

000000000040044c <call_gmon_start>:
  40044c:    48 83 ec 08          sub $0x8,%rsp
  400450:    48 8b 05 c1 04 20 00 mov 0x2004c1(%rip),%rax       # 600918 <_DYNAMIC+0x190>
  400457:    48 85 c0             test %rax,%rax
  40045a:    74 02                je    40045e <call_gmon_start+0x12>
  40045c:    ff d0                callq  *%rax
  40045e:    48 83 c4 08          add $0x8,%rsp
  400462:    c3                   retq
  400463:    90                   nop
  400464:    90                   nop
  400465:    90                   nop
  400466:    90                   nop
  400467:    90                   nop
  400468:    90                   nop
  400469:    90                   nop
  40046a:    90                   nop
  40046b:    90                   nop
  40046c:    90                   nop
  40046d:    90                   nop
  40046e:    90                   nop
  40046f:    90                   nop

0000000000400470 <__do_global_dtors_aux>:
  400470:    55                   push %rbp
  400471:    48 89 e5             mov %rsp,%rbp
  400474:    53                   push %rbx
  400475:    48 83 ec 08          sub $0x8,%rsp
  400479:    80 3d d8 04 20 00 00 cmpb $0x0,0x2004d8(%rip)       # 600958 <__bss_start>
  400480:    75 4b                jne 4004cd <__do_global_dtors_aux+0x5d>
  400482:    bb 78 07 60 00       mov $0x600778,%ebx
  400487:    48 8b 05 d2 04 20 00 mov 0x2004d2(%rip),%rax       # 600960 <dtor_idx.6349>
  40048e:    48 81 eb 70 07 60 00 sub $0x600770,%rbx
  400495:    48 c1 fb 03          sar $0x3,%rbx
  400499:    48 83 eb 01          sub $0x1,%rbx
  40049d:    48 39 d8             cmp %rbx,%rax
  4004a0:    73 24                jae 4004c6 <__do_global_dtors_aux+0x56>
  4004a2:    66 0f 1f 44 00 00    nopw 0x0(%rax,%rax,1)
  4004a8:    48 83 c0 01          add $0x1,%rax
  4004ac:    48 89 05 ad 04 20 00 mov %rax,0x2004ad(%rip)       # 600960 <dtor_idx.6349>
  4004b3:    ff 14 c5 70 07 60 00 callq  *0x600770(,%rax,8)
  4004ba:    48 8b 05 9f 04 20 00 mov 0x20049f(%rip),%rax       # 600960 <dtor_idx.6349>
  4004c1:    48 39 d8             cmp %rbx,%rax
  4004c4:    72 e2                jb    4004a8 <__do_global_dtors_aux+0x38>
  4004c6:    c6 05 8b 04 20 00 01 movb $0x1,0x20048b(%rip)       # 600958 <__bss_start>
  4004cd:    48 83 c4 08          add $0x8,%rsp
  4004d1:    5b                   pop %rbx
  4004d2:    c9                   leaveq
  4004d3:    c3                   retq
  4004d4:    66 66 66 2e 0f 1f 84 data32 data32 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
  4004db:    00 00 00 00 00

00000000004004e0 <frame_dummy>:
  4004e0:    48 83 3d 98 02 20 00 cmpq $0x0,0x200298(%rip)       # 600780 <__JCR_END__>
  4004e7:    00
  4004e8:    55                   push %rbp
  4004e9:    48 89 e5             mov %rsp,%rbp
  4004ec:    74 12                je    400500 <frame_dummy+0x20>
  4004ee:    b8 00 00 00 00       mov $0x0,%eax
  4004f3:    48 85 c0             test %rax,%rax
  4004f6:    74 08                je    400500 <frame_dummy+0x20>
  4004f8:    bf 80 07 60 00       mov $0x600780,%edi
  4004fd:    c9                   leaveq
  4004fe:    ff e0                jmpq *%rax
  400500:    c9                   leaveq
  400501:    c3                   retq
  400502:    90                   nop
  400503:    90                   nop

0000000000400504 <main>:
  400504:    55                   push %rbp
  400505:    48 89 e5             mov %rsp,%rbp
  400508:    48 83 ec 20          sub $0x20,%rsp
  40050c:    89 7d ec             mov %edi,-0x14(%rbp)
  40050f:    48 89 75 e0          mov %rsi,-0x20(%rbp)
  400513:    c7 45 fc 03 00 00 00 movl $0x3,-0x4(%rbp)
  40051a:    bf 78 06 40 00       mov $0x400678,%edi
  40051f:    e8 dc fe ff ff       callq  400400 <puts@plt>
  400524:    8b 15 2a 04 20 00    mov 0x20042a(%rip),%edx       # 600954 <global_data>
  40052a:    b8 84 06 40 00       mov $0x400684,%eax
  40052f:    89 d6                mov %edx,%esi
  400531:    48 89 c7             mov %rax,%rdi
  400534:    b8 00 00 00 00       mov $0x0,%eax
  400539:    e8 b2 fe ff ff       callq  4003f0 <printf@plt>
  40053e:    8b 15 24 04 20 00    mov 0x200424(%rip),%edx       # 600968 <global_data_2>
  400544:    b8 96 06 40 00       mov $0x400696,%eax
  400549:    89 d6                mov %edx,%esi
  40054b:    48 89 c7             mov %rax,%rdi
  40054e:    b8 00 00 00 00       mov $0x0,%eax
  400553:    e8 98 fe ff ff       callq  4003f0 <printf@plt>
  400558:    b8 aa 06 40 00       mov $0x4006aa,%eax
  40055d:    8b 55 fc             mov -0x4(%rbp),%edx
  400560:    89 d6                mov %edx,%esi
  400562:    48 89 c7             mov %rax,%rdi
  400565:    b8 00 00 00 00       mov $0x0,%eax
  40056a:    e8 81 fe ff ff       callq  4003f0 <printf@plt>
  40056f:    b8 00 00 00 00       mov $0x0,%eax
  400574:    c9                   leaveq
  400575:    c3                   retq
  400576:    90                   nop
  400577:    90                   nop
  400578:    90                   nop
  400579:    90                   nop
  40057a:    90                   nop
  40057b:    90                   nop
  40057c:    90                   nop
  40057d:    90                   nop
  40057e:    90                   nop
  40057f:    90                   nop

0000000000400580 <__libc_csu_fini>:
  400580:    f3 c3                repz retq
  400582:    66 66 66 66 66 2e 0f data32 data32 data32 data32 nopw %cs:0x0(%rax,%rax,1)
  400589:    1f 84 00 00 00 00 00

0000000000400590 <__libc_csu_init>:
  400590:    48 89 6c 24 d8       mov %rbp,-0x28(%rsp)
  400595:    4c 89 64 24 e0       mov %r12,-0x20(%rsp)
  40059a:    48 8d 2d bb 01 20 00 lea 0x2001bb(%rip),%rbp       # 60075c <__init_array_end>
  4005a1:    4c 8d 25 b4 01 20 00 lea 0x2001b4(%rip),%r12       # 60075c <__init_array_end>
  4005a8:    4c 89 6c 24 e8       mov %r13,-0x18(%rsp)
  4005ad:    4c 89 74 24 f0       mov %r14,-0x10(%rsp)
  4005b2:    4c 89 7c 24 f8       mov %r15,-0x8(%rsp)
  4005b7:    48 89 5c 24 d0       mov %rbx,-0x30(%rsp)
  4005bc:    48 83 ec 38          sub $0x38,%rsp
  4005c0:    4c 29 e5             sub %r12,%rbp
  4005c3:    41 89 fd             mov %edi,%r13d
  4005c6:    49 89 f6             mov %rsi,%r14
  4005c9:    48 c1 fd 03          sar $0x3,%rbp
  4005cd:    49 89 d7             mov %rdx,%r15
  4005d0:    e8 f3 fd ff ff       callq  4003c8 <_init>
  4005d5:    48 85 ed             test %rbp,%rbp
  4005d8:    74 1c                je    4005f6 <__libc_csu_init+0x66>
  4005da:    31 db                xor %ebx,%ebx
  4005dc:    0f 1f 40 00          nopl 0x0(%rax)
  4005e0:    4c 89 fa             mov %r15,%rdx
  4005e3:    4c 89 f6             mov %r14,%rsi
  4005e6:    44 89 ef             mov %r13d,%edi
  4005e9:    41 ff 14 dc          callq  *(%r12,%rbx,8)
  4005ed:    48 83 c3 01          add $0x1,%rbx
  4005f1:    48 39 eb             cmp %rbp,%rbx
  4005f4:    72 ea                jb    4005e0 <__libc_csu_init+0x50>
  4005f6:    48 8b 5c 24 08       mov 0x8(%rsp),%rbx
  4005fb:    48 8b 6c 24 10       mov 0x10(%rsp),%rbp
  400600:    4c 8b 64 24 18       mov 0x18(%rsp),%r12
  400605:    4c 8b 6c 24 20       mov 0x20(%rsp),%r13
  40060a:    4c 8b 74 24 28       mov 0x28(%rsp),%r14
  40060f:    4c 8b 7c 24 30       mov 0x30(%rsp),%r15
  400614:    48 83 c4 38          add $0x38,%rsp
  400618:    c3                   retq
  400619:    90                   nop
  40061a:    90                   nop
  40061b:    90                   nop
  40061c:    90                   nop
  40061d:    90                   nop
  40061e:    90                   nop
  40061f:    90                   nop

0000000000400620 <__do_global_ctors_aux>:
  400620:    55                   push %rbp
  400621:    48 89 e5             mov %rsp,%rbp
  400624:    53                   push %rbx
  400625:    48 83 ec 08          sub $0x8,%rsp
  400629:    48 8b 05 30 01 20 00 mov 0x200130(%rip),%rax       # 600760 <__CTOR_LIST__>
  400630:    48 83 f8 ff          cmp $0xffffffffffffffff,%rax
  400634:    74 19                je    40064f <__do_global_ctors_aux+0x2f>
  400636:    bb 60 07 60 00       mov $0x600760,%ebx
  40063b:    0f 1f 44 00 00       nopl 0x0(%rax,%rax,1)
  400640:    48 83 eb 08          sub $0x8,%rbx
  400644:    ff d0                callq  *%rax
  400646:    48 8b 03             mov (%rbx),%rax
  400649:    48 83 f8 ff          cmp $0xffffffffffffffff,%rax
  40064d:    75 f1                jne 400640 <__do_global_ctors_aux+0x20>
  40064f:    48 83 c4 08          add $0x8,%rsp
  400653:    5b                   pop %rbx
  400654:    c9                   leaveq
  400655:    c3                   retq
  400656:    90                   nop
  400657:    90                   nop

只看该作者 · 2021-6-8 16:28

2.3.4、使用 objdump 反汇编查看 .data 的内容

$objdump -d -j .data test

.data区保存的是初始化的全局变量。

test:    file format elf64-x86-64
Disassembly of section .data:
0000000000600950 <__data_start>:
  600950:    00 00                add %al,(%rax)
      ...
0000000000600954 <global_data>:
  600954:    04 00 00 00

只看该作者 · 2021-6-8 16:29

2.3.5、使用objdump反汇编查看.bss的内容

$objdump -d -j .bss test

.bss区保存的是未初始化的全局变量，linux会默认将未初始化的变量置为0。

test: file format elf64-x86-64

Disassembly of section .bss:

0000000000600958 <completed.6347>:
...
0000000000600960 <dtor_idx.6349>:
...
0000000000600968 <global_data_2>:

只看该作者 · 2021-6-8 16:30

2.4、共享库：$readelf -h libtest.so

  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:                            DYN (Shared object file)
  Machine:                         Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                         0x1
  Entry point address:             0x570
  Start of program headers:       64 (bytes into file)
  Start of section headers:       2768 (bytes into file)
  Flags:                            0x0
  Size of this header:             64 (bytes)
  Size of program headers:          56 (bytes)
  Number of program headers:       6
  Size of section headers:          64 (bytes)
  Number of section headers:       29
  Section header string table index: 26

只看该作者 · 2021-6-8 16:32

2.5、查看 test 文件中所有的符号

$readelf -s test

Value 的值是符号的地址。

Symbol table '.dynsym' contains 5 entries:
Num: Value       Size Type Bind Vis    Ndx Name
   0: 0000000000000000    0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
   1: 0000000000000000    0 FUNC GLOBAL DEFAULT  UND printf@GLIBC_2.2.5 (2)
   2: 0000000000000000    0 NOTYPE  WEAK DEFAULT  UND __gmon_start__
   3: 0000000000000000    0 FUNC GLOBAL DEFAULT  UND puts@GLIBC_2.2.5 (2)
   4: 0000000000000000    0 FUNC GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@GLIBC_2.2.5 (2)

Symbol table '.symtab' contains 67 entries:
Num: Value       Size Type Bind Vis    Ndx Name
   0: 0000000000000000    0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND
   1: 0000000000400200    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 1
   2: 000000000040021c    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 2
   3: 000000000040023c    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 3
   4: 0000000000400260    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 4
   5: 0000000000400280    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 5
   6: 00000000004002f8    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 6
   7: 000000000040033c    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 7
   8: 0000000000400348    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 8
   9: 0000000000400368    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 9
10: 0000000000400380    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 10
11: 00000000004003c8    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 11
12: 00000000004003e0    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 12
13: 0000000000400420    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 13
14: 0000000000400658    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 14
15: 0000000000400668    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 15
16: 00000000004006bc    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 16
17: 00000000004006e0    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 17
18: 0000000000600760    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 18
19: 0000000000600770    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 19
20: 0000000000600780    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 20
21: 0000000000600788    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 21
22: 0000000000600918    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 22
23: 0000000000600920    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 23
24: 0000000000600950    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 24
25: 0000000000600958    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 25
26: 0000000000000000    0 SECTION LOCAL  DEFAULT 26
27: 000000000040044c    0 FUNC LOCAL  DEFAULT 13 call_gmon_start
28: 0000000000000000    0 FILE LOCAL  DEFAULT  ABS crtstuff.c
29: 0000000000600760    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 18 __CTOR_LIST__
30: 0000000000600770    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 19 __DTOR_LIST__
31: 0000000000600780    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 20 __JCR_LIST__
32: 0000000000400470    0 FUNC LOCAL  DEFAULT 13 __do_global_dtors_aux
33: 0000000000600958    1 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 25 completed.6347
34: 0000000000600960    8 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 25 dtor_idx.6349
35: 00000000004004e0    0 FUNC LOCAL  DEFAULT 13 frame_dummy
36: 0000000000000000    0 FILE LOCAL  DEFAULT  ABS crtstuff.c
37: 0000000000600768    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 18 __CTOR_END__
38: 0000000000400758    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 17 __FRAME_END__
39: 0000000000600780    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 20 __JCR_END__
40: 0000000000400620    0 FUNC LOCAL  DEFAULT 13 __do_global_ctors_aux
41: 0000000000000000    0 FILE LOCAL  DEFAULT  ABS test.c
42: 0000000000600920    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 23 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
43: 000000000060075c    0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT 18 __init_array_end
44: 000000000060075c    0 NOTYPE  LOCAL  DEFAULT 18 __init_array_start
45: 0000000000600788    0 OBJECT  LOCAL  DEFAULT 21 _DYNAMIC
46: 0000000000600950    0 NOTYPE  WEAK DEFAULT 24 data_start
47: 0000000000000000    0 FUNC GLOBAL DEFAULT  UND printf@@GLIBC_2.2.5
48: 0000000000400580    2 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 __libc_csu_fini
49: 0000000000400420    0 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 _start
50: 0000000000600968    4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT 25 global_data_2
51: 0000000000000000    0 NOTYPE  WEAK DEFAULT  UND __gmon_start__
52: 0000000000000000    0 NOTYPE  WEAK DEFAULT  UND _Jv_RegisterClasses
53: 0000000000000000    0 FUNC GLOBAL DEFAULT  UND puts@@GLIBC_2.2.5
54: 0000000000400658    0 FUNC GLOBAL DEFAULT 14 _fini
55: 0000000000000000    0 FUNC GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@@GLIBC_
56: 0000000000400668    4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT 15 _IO_stdin_used
57: 0000000000600950    0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT 24 __data_start
58: 0000000000400670    0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN 15 __dso_handle
59: 0000000000600778    0 OBJECT  GLOBAL HIDDEN 19 __DTOR_END__
60: 0000000000400590 137 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 __libc_csu_init
61: 0000000000600958    0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS __bss_start
62: 0000000000600970    0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _end
63: 0000000000600958    0 NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  ABS _edata
64: 0000000000600954    4 OBJECT  GLOBAL DEFAULT 24 global_data
65: 0000000000400504 114 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 main
66: 00000000004003c8    0 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 _init

只看该作者 · 2021-6-8 16:32

.text：

已编译程序的机器代码；

.rodata：

只读数据，比如printf语句中的格式串和开关（switch）语句的跳转表；

.data：

已初始化的全局C变量。

局部C变量在运行时被保存在栈中，既不出现在.data中，也不出现在.bss节中。

.bss：

未初始化的全局C变量。

在目标文件中这个节不占据实际的空间，它仅仅是一个占位符。

目标文件格式区分初始化和未初始化变量是为了空间效率在：在目标文件中，未初始化变量不需要占据任何实际的磁盘空间。

.symtab：

一个符号表（symbol table），它存放在程序中被定义和引用的函数和全局变量的信息。

一些程序员错误地认为必须通过-g选项来编译一个程序，得到符号表信息。

实际上，每个可重定位目标文件在.symtab中都有一张符号表。然而，和编译器中的符号表不同，.symtab符号表不包含局部变量的表目。

.rel.text：

当链接噐把这个目标文件和其他文件结合时，.text节中的许多位置都需要修改。

一般而言，任何调用外部函数或者引用全局变量的指令都需要修改。

另一方面调用本地函数的指令则不需要修改。

注意，可执行目标文件中并不需要重定位信息，因此通常省略，除非使用者显式地指示链接器包含这些信息。

.rel.data：

被模块定义或引用的任何全局变量的信息。一般而言，任何已初始化全局变量的初始值是全局变量或者外部定义函数的地址都需要被修改。

.debug：

一个调试符号表，其有些表目是程序中定义的局部变量和类型定义，有些表目是程序中定义和引用的全局变量，有些是原始的C源文件。

只有以-g选项调用编译驱动程序时，才会得到这张表。

.line：

原始C源程序中的行号和.text节中机器指令之间的映射。只有以-g选项调用编译驱动程序时，才会得到这张表。

.strtab：

一个字符串表，其内容包括.symtab和.debug节中的符号表，以及节头部中的节名字。字符串表就是以null结尾的字符串序列。

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和.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。

只看该作者 · 2021-6-8 16:34

2.6、查看文件的段信息

$readelf -l test

区到段的映射，基本上是按照区的顺序进行映射。

如果Flags为R和E，表示该段可读和可执行。

如果Flags为W，表示该段可写。

VirtAddr是每个段的虚拟起始地址。这个地址并不是位于真正内存上的地址（物理地址）。

Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x400420
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
               0x000000000000075c 0x000000000000075c  R E 200000
  LOAD          0x0000000000000760 0x0000000000600760 0x0000000000600760
               0x00000000000001f8 0x0000000000000210  RW    200000
  DYNAMIC       0x0000000000000788 0x0000000000600788 0x0000000000600788
               0x0000000000000190 0x0000000000000190  RW    8
  NOTE          0x000000000000021c 0x000000000040021c 0x000000000040021c
               0x0000000000000044 0x0000000000000044  R    4
  GNU_EH_FRAME 0x00000000000006bc 0x00000000004006bc 0x00000000004006bc
               0x0000000000000024 0x0000000000000024  R    4
  GNU_STACK    0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
               0x0000000000000000 0x0000000000000000  RW    8

Section to Segment mapping:
  Segment Sections...
00
01    .interp
02    .interp .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .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

只看该作者 · 2021-6-8 16:35

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。

段有多种类型，下面介绍LOAD类型：

LOAD：该段的内容从可执行文件中获取。Offset标识内核从文件读取的位置。FileSiz标识读取多少字节。

那么，执行test之后的进程的段布局是如何呢？
可以通过cat /proc/pid/maps来查看。pid是进程的pid。
但是该test运行时间很短，可以使用gdb加断点来运行，或者在return语句之前加上sleep()。

只看该作者 · 2021-6-8 16:36

下面使用gdb加断点的形式：

GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux (7.2-50.el6)
Copyright (C) 2010 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-redhat-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /data/readyao/qqlive_zb_prj/server/cgi_push_post_replay/lib/test...(no debugging symbols found)...done.
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x400508
(gdb) r
Starting program: /data/readyao/qqlive_zb_prj/server/cgi_push_post_replay/lib/test
[Thread debugging using libthread_db enabled]

Breakpoint 1, 0x0000000000400508 in main ()
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.12-1.49.tl1.x86_64

$cat /proc/6929/maps

00400000-00401000 r-xp 00000000 ca:11 8626925                         /test
00600000-00601000 rw-p 00000000 ca:11 8626925                         /test
7ffff762d000-7ffff7644000 r-xp 00000000 ca:01 332328                   /lib64/libpthread-2.12.so
7ffff7644000-7ffff7843000 ---p 00017000 ca:01 332328                   /lib64/libpthread-2.12.so
7ffff7843000-7ffff7844000 r--p 00016000 ca:01 332328                   /lib64/libpthread-2.12.so
7ffff7844000-7ffff7845000 rw-p 00017000 ca:01 332328                   /lib64/libpthread-2.12.so
7ffff7845000-7ffff7849000 rw-p 00000000 00:00 0
7ffff7849000-7ffff784b000 r-xp 00000000 ca:01 332237                   /lib64/libdl-2.12.so
7ffff784b000-7ffff7a4b000 ---p 00002000 ca:01 332237                   /lib64/libdl-2.12.so
7ffff7a4b000-7ffff7a4c000 r--p 00002000 ca:01 332237                   /lib64/libdl-2.12.so
7ffff7a4c000-7ffff7a4d000 rw-p 00003000 ca:01 332237                   /lib64/libdl-2.12.so
7ffff7a4d000-7ffff7bd3000 r-xp 00000000 ca:01 332102                   /lib64/libc-2.12.so
7ffff7bd3000-7ffff7dd3000 ---p 00186000 ca:01 332102                   /lib64/libc-2.12.so
7ffff7dd3000-7ffff7dd7000 r--p 00186000 ca:01 332102                   /lib64/libc-2.12.so
7ffff7dd7000-7ffff7dd8000 rw-p 0018a000 ca:01 332102                   /lib64/libc-2.12.so
7ffff7dd8000-7ffff7ddd000 rw-p 00000000 00:00 0
7ffff7ddd000-7ffff7dfd000 r-xp 00000000 ca:01 332126                   /lib64/ld-2.12.so
7ffff7ed9000-7ffff7edc000 rw-p 00000000 00:00 0
7ffff7eeb000-7ffff7eee000 r-xp 00000000 ca:01 336319                   /lib64/libonion_security.so.1.0.13
7ffff7eee000-7ffff7fee000 ---p 00003000 ca:01 336319                   /lib64/libonion_security.so.1.0.13
7ffff7fee000-7ffff7fef000 rw-p 00003000 ca:01 336319                   /lib64/libonion_security.so.1.0.13
7ffff7fef000-7ffff7ffb000 rw-p 00000000 00:00 0
7ffff7ffb000-7ffff7ffc000 r-xp 00000000 00:00 0                         [vdso]
7ffff7ffc000-7ffff7ffd000 r--p 0001f000 ca:01 332126                   /lib64/ld-2.12.so
7ffff7ffd000-7ffff7ffe000 rw-p 00020000 ca:01 332126                   /lib64/ld-2.12.so
7ffff7ffe000-7ffff7fff000 rw-p 00000000 00:00 0
7ffffffea000-7ffffffff000 rw-p 00000000 00:00 0                         [stack]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                [vsyscall]

前面一部分是VMA的起始地址和结束地址，最后一部分是该区域内容所属文件。

只看该作者 · 2021-6-8 16:36

在32位系统中，进程地址空间为4G，分为用户空间和内核空间。