PE文件结构详解

### PE文件结构详解 #### 一、引言 随着Windows NT的发布，一种全新的可执行文件格式——PE（Portable Executable）格式应运而生。PE格式是在UNIX系统广泛使用的COFF（Common Object File Format）基础上发展起来的，旨在保持与MS-DOS及早期Windows操作系统的兼容性，同时引入了更为现代化的结构设计。PE格式的引入，不仅标志着Windows平台在文件处理上的重大变革，也为开发者提供了更高效、更安全的应用程序构建方式。 #### 二、PE文件格式概述 PE文件格式由一系列紧密相连的数据结构组成，每一部分都承载着不同的功能。从文件的最顶端开始，我们首先遇到的是MS-DOS头部，这是为了确保与早期操作系统兼容而保留下来的。随后是PE签名，紧接着是PE头部，包括了NT头部、文件头部、可选头部和数据目录等关键部分。此外，还有多个段表，用于组织文件内部的数据和代码。 #### 三、MS-DOS头部 MS-DOS头部是PE文件格式的第一个组成部分，它占据文件的前64字节。这部分之所以保留，主要是为了在非PE格式支持的操作系统中，如Windows 3.1之前或MS-DOS 2.0以上版本中，能够正确识别PE文件并给出不兼容的提示。其结构定义如下： ```c typedef struct _IMAGE_DOS_HEADER { // DOS的.EXE头部 USHORT e_magic; // 魔术数字，通常为“MZ” USHORT e_cblp; // 文件最后一页的字节数 USHORT e_cp; // 文件页数 USHORT e_crlc; // 重定位元素个数 USHORT e_cparhdr; // 头部尺寸，以段落为单位 USHORT e_minalloc; // 所需的最小附加段 USHORT e_maxalloc; // 所需的最大附加段 USHORT e_ss; // 初始的SS值（相对偏移量） USHORT e_sp; // 初始的SP值 USHORT e_csum; // 校验和 USHORT e_ip; // 初始的IP值 USHORT e_cs; // 初始的CS值（相对偏移量） USHORT e_lfarlc; // 重分配表文件地址 USHORT e_ovno; // 覆盖号 USHORT e_res[4]; // 保留字 USHORT e_oemid; // OEM标识符 USHORT e_oeminfo; // OEM信息 USHORT e_res2[10]; // 保留字 LONG e_lfanew; // PE头部相对于文件起始位置的偏移量 } IMAGE_DOS_HEADER; ``` #### 四、PE签名与NT头部 紧随MS-DOS头部之后的是PE签名，通常是一个简单的字符串“PE\0\0”。PE签名之后是NT头部，包含了文件头部、可选头部和数据目录等重要信息，用于描述PE文件的类型、特征、入口点、内存布局等关键属性。 #### 五、数据目录与段表 PE文件还包括多个数据目录，用于管理不同类型的资源，如导入表、出口表、资源、异常处理信息等。每个数据目录都由`IMAGE_DATA_DIRECTORY`结构表示，指明了该类型数据在PE文件中的位置和大小。此外，段表（`IMAGE_SECTION_HEADER`）则定义了文件中各个逻辑段的位置、大小和属性，如代码段、数据段、初始化数据段等。 #### 六、总结 PE文件格式的设计既考虑了向前兼容的需求，又融合了现代操作系统对可执行文件的高级特性要求，如虚拟内存管理、动态加载、资源管理等。通过深入理解PE文件结构，开发者可以更好地掌握Windows平台下的应用开发技巧，提高程序的安全性和性能。 PE文件格式是Windows平台上一个至关重要的技术细节，了解并掌握其内部机制对于Windows应用程序开发至关重要。通过本文的详尽解析，希望能帮助读者深入理解PE文件结构，从而在实际项目中更加灵活地运用这些知识。