PE文件格式,全称为Portable Executable,是Windows操作系统中用于执行程序的标准文件格式。这个格式在Windows系统中无处不在,从简单的控制台程序到复杂的图形用户界面应用程序,都依赖于PE文件格式来构建和运行。
PE文件由几个主要部分组成,包括DOS头、PE头、节区表和节区等。DOS头是一个小型的MS-DOS兼容引导程序,使得程序在不支持PE格式的旧版DOS系统中也能运行,虽然通常只用于过渡。接下来,PE头(也称COFF头)包含了关于文件类型和结构的信息,如是否为可执行文件、DLL或驱动程序,以及文件的机器架构等。
PE头之后是节区表,它定义了文件的逻辑部分——节(Section)。每个节都有一个名字,如.text、.data、.bss等,每个节存储着不同的数据,如代码、已初始化的数据、未初始化的数据等。节区表包含了每个节的属性,如大小、位置、对齐方式等。
在节区中,.text节通常包含编译后的机器码,即程序的实际执行代码。.data节存储已初始化的全局变量和静态变量,而.bss节则用于未初始化的全局变量和静态变量,这部分内存通常在程序启动时被清零。此外,还有一些特殊的节,如.reloc(重定位信息),记录了代码和数据在加载到内存后可能需要调整的位置;.rsrc(资源节)则存储了GUI应用程序的图标、菜单、字符串等资源。
PE文件还涉及到重定位和导入/导出表。重定位表允许程序在不同的内存地址下正确执行,因为PE文件在磁盘上和内存中的布局可能不同。导入表记录了程序依赖的其他动态链接库(DLL)及其函数,而导出表则是DLL提供给其他程序使用的函数和变量列表。
在PE文件的加载过程中,操作系统会使用加载器将文件从磁盘读取到内存,并根据PE头和节区表进行重定位和初始化。然后,程序就可以开始执行了。
总结PE文件格式的关键知识点:
1. DOS头:兼容MS-DOS的小型引导程序。
2. PE/COFF头:包含文件类型、架构和加载信息。
3. 节区表:定义文件的逻辑结构和属性。
4. 节:如.text、.data、.bss等,分别存储代码、已初始化和未初始化的数据。
5. 重定位表:允许代码适应不同的内存地址。
6. 导入/导出表:管理程序间的函数调用和资源共享。
7. 加载过程:操作系统使用加载器将PE文件从磁盘加载到内存并执行。
理解PE文件格式对于系统开发者、逆向工程师和软件安全专家来说至关重要,因为它可以帮助他们深入理解程序的内部工作原理,进行调试、优化或安全分析。