### ELF格式介绍
#### 序言
ELF（Executable and Linkable Format）是一种广泛应用于Unix及类Unix操作系统的文件格式，主要用于表示可执行文件、目标代码、共享库以及核心转储等。本篇将深入探讨ELF格式的核心概念、结构组成以及其在不同场景下的应用。
#### 1. OBJECT文件
##### 导言
ELF格式的目标文件主要包括三种类型：可重定位文件、可执行文件和共享对象文件。每种类型的文件都有其特定的用途，并且在构建最终可执行程序的过程中扮演着重要角色。
##### ELF头(ELF Header)
ELF头位于文件的最开始位置，包含了对文件整体结构的描述信息，如文件类型、机器类型、入口地址等。它是解读整个文件的关键所在。ELF头的结构通常如下所示：
- **EI_MAG**：魔数，用于识别是否为ELF文件；
- **EI_CLASS**：文件类别，例如32位或64位；
- **EI_DATA**：数据编码方式，如小端或大端；
- **EI_VERSION**：版本号；
- **EI_OSABI**：目标操作系统/环境标识；
- **e_type**：文件类型（可重定位、可执行、共享对象等）；
- **e_machine**：目标处理器架构类型；
- **e_version**：版本号；
- **e_entry**：程序入口地址；
- **e_phoff**：程序头表偏移量；
- **e_shoff**：段头表偏移量；
- **e_flags**：特定于架构的标志位；
- **e_ehsize**：ELF头大小；
- **e_phentsize**：程序头表条目大小；
- **e_phnum**：程序头表条目个数；
- **e_shentsize**：段头表条目大小；
- **e_shnum**：段头表条目个数；
- **e_shstrndx**：字符串表段索引。
##### Sections
ELF文件中的各个section分别存储不同类型的数据和元数据，例如：
- **.text**：存放程序的机器码指令；
- **.data**：存放初始化的数据变量；
- **.bss**：存放未初始化的数据变量；
- **.rodata**：存放只读数据；
- **.dynamic**：对于动态链接而言非常重要，其中包含了动态链接所需的信息；
- **.comment**：存放文件创建者的信息。
##### String表(String Table)
String表是一个特殊的section，用于存储ELF文件中所有的字符串。这些字符串可能出现在符号表中，用以标识符号名称等。
##### Symbol表(Symbol Table)
Symbol表记录了文件中的符号信息，包括函数和变量的名字及其在内存中的位置。这对于链接器来说至关重要，因为它需要通过这些信息来正确地解析和绑定符号。
##### 重定位(Relocation)
重定位信息描述了如何修改已编译代码中的某些地址，以便它们能够与其他代码或数据正确地链接起来。ELF文件中的每个section都可能含有与之关联的重定位表。
#### 2. 程序装载与动态连接
##### 导言
这部分内容涉及ELF文件如何在运行时被加载到内存中，并通过动态链接过程与其它库文件结合形成完整的程序。
##### Program头(Program Header)
Program头位于ELF头之后，提供了关于程序段的信息，包括段的位置、大小、类型（例如代码段或数据段）等。这些信息对于程序的加载和执行至关重要。
##### Program装载(Program Loading)
程序装载是指将ELF文件从磁盘加载到内存中的过程。加载器会根据Program头中的信息将各个段加载到正确的内存位置，并进行必要的初始化操作。
##### Dynamic连接(Dynamic Linking)
动态链接是指在程序运行时动态地链接所需的共享库的过程。这使得程序可以在运行时根据需要加载必要的库文件，从而节省内存空间并提高程序的灵活性。
#### 3. C LIBRARY
这部分内容涉及到C标准库(libc)中的符号和全局数据，这些符号和数据对于支持C语言程序的运行至关重要。
通过上述内容，我们可以看到ELF格式不仅定义了文件的内部结构，还详细描述了这些文件如何在链接和运行过程中发挥作用。这对于理解和优化程序的性能具有重要意义。
