ELF目標文件格式最前部ELF文件頭（ELF Header），它包含了描述了整個文件的基本屬性，比如ELF文件版本、目標機器型號、程序入口地址等。其中ELF文件與段有關的重要結構就是段表（Section Header Table）

文件頭

我們可以使用readelf命令來詳細查看elf文件，代碼如清單3-2所示：

從上面輸出的結構可以看到：ELF文件頭定義了ELF魔數、文件機器字節長度、數據存儲方式、版本、運行平臺等。

ELF文件頭結構及相關常數被定義在“/usr/include/elf.h”，因為ELF文件在各種平臺下都通用，ELF文件有32位版本和64位版本的ELF文件的文件頭內容是一樣的，只不過有些成員的大小不一樣。它的文件圖也有兩種版本：分別叫“Elf32_Ehdr”

typedef struct {
    unsigned char e_ident[16];  
    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;
 

段表

段表就是保存ELF文件中各種各樣段的基本屬性的結構。段表是ELF除了文件以外的最重要結構體，它描述了ELF的各個段的信息，ELF文件的段結構就是由段表決定的。編譯器、鏈接器和裝載器都是依靠段表來定位和訪問各個段的屬性的。段表在ELF文件中的位置由ELF文件頭的“e_shoff”成員決定的，比如SimpleSection.o中，段表位於偏移0x118。

重定位表

我們註意到：SimpleSection.o中有一個叫做".rel.text"的段，它的類型是（sh_type）為“SHT_REL”，也就是說它是一個重定位表（Relocation Table）。正如我們開始所說的，鏈接器在處理目標文件時，須要對目標文件中某些部位進行重定位，即代碼段和數據段中哪些對絕對地址的引用的位置。這些重定位的信息都記錄在ELF文件的重定位表裏面，對於每個須要重定位代碼段或數據段，都會有一個相應的重定位表。

字符串表

ELF文件中用到了許多的字符串，比如段名，變量名等。因為字符串的長度往往是不定的，所以用固定的結構來表示它比較困難。一種常見的做法是把字符串集中起來存放到一個表，然後使用字符串在表中的偏移來引用字符串。
通常用這種方式，在ELF文件中引用字符串只需給一個數字下標即可，不用考慮字符串的長度問題。一般字符串標在ELF文件中國也以段的方式保存，常見的段名為“.strtab”或“.shstrtab”。這兩個字符串分別表示為字符串表和段表字符串表。
只有分析ELF文件頭，就可以得到段表和段表字符串表的位置，從而解析整個ELF文件。

鏈接的接口-符號

鏈接的過程的本質就是要把多個不同目標文件之間相互“粘”到一起。或者說像玩具積木一樣，可以拼裝成一個整體。為了使不同目標文件之間能夠相互黏合，這些目標文件之間必須有固定的規則才行，就像積木模塊必須有凹凸部分才能相互黏合。在鏈接中，目標文件之間相互拼合實際上是目標文件之間對地址的引用，即對函數和變量的地址的引用。
比如目標文件B要用到目標文件中的函數“foo”，那麽我們就成目標文件A定義（Define）了函數“foo”，稱目標文件B引用（Reference）了目標文件A中的函數“foo”。這兩個概念也同樣適用於變量。每個函數或變量都有自己獨特的名字，才能避免鏈接過程中不同變量和函數之間的混淆。在鏈接中，我們將函數和變量統稱為符號（Symbol），函數名或變量名就是符號名（Symbol Name）。
我們可以將符號看作是鏈接中的粘合劑，整個鏈接過程正是基於符號才能夠完成。鏈接過程中很關鍵的一部分是符號的管理，每一個目標文件都會有一個相應的符號表（Symbol Table），這個表裏記錄了目標文件所用到的所有符號。每個定義的符號有一個對應的值，叫做符號值（Symbol Value），對於變量和函數來說，符號值就是它們的地址，除了函數和變量之外，還存在著其他幾種不常用的符號。我們將符號表中的所有符號進行分類，它們有可能是下面這些類型中的幾種：

• 定義在本目文件中的全局符號，可以被其他目標文件引用，比如SimpleSection.o裏面的“func1”、“main”和“global_init_val”。
• 在本目標文件中引用的全局符號，卻沒有定義在本目標文件，這一般叫做外部符號（External Symbol），也就是我們前面所講的符號引用。比如SimpleSection.o裏面的“printf”
• 段名，這種符號往往是由編譯器產生，它的值就是該段的起始地址。
• 局部符號，這類符號只在編譯單元內部可見。
• 行號信息。
  對於我們來說，最值得關註的是全局符號，即上面的第一類和第二類。

ELF符號表結構

ELF文件中的符號表往往是文件中的一個段，段名一般叫做“.symtab”。符號表的結構很簡單，它是一個Elf32_Sym結構（32位ELF文件）的數組，每個Elf32_Sym結構對應一個符號。這個數組的第一個元素，也就是下標0的元素為無效的“未定義”符號。Elf32_Sym的結構對應如下：

typedef struct {
    Elf32_Word st_name;
    Elf32_Addr st_value;
    Elf32_Word st_size;
    unsigned char st_info;
    unsigned char st_other;
    Elf32_Half st_shndx;
} Elf32_Sym;

特殊符號

當我們使用ld作為鏈接器產生可執行文件，它會為我們定義很多特殊符號。這些符號並沒有在你的程序中定義，但是你可以直接聲明並引用它，我們稱之為特殊符號。其實這些符號是被定義在鏈接器腳本中的，我們無須定義它們，但可以聲明它們並且使用它們。鏈接器在程序最終連接成可執行文件將其解析成正確的值，註意，只有使用ld鏈接生成最終可執行文件的時候這些符號才會存在。
幾個很具有代表性的特殊符號如下：

• __executable_start，該符號為程序的起始地址
• __etext或_etext或etext，該符號為代碼段結束地址，即代碼段最末尾的地址
• _edata或edata，該符號為數據段結束地址，即數據段的最末尾地址。
• _end或end，該符號為程序的結束地址。
• 以上地址都為程序被裝載的虛擬地址。
  我們可以在程序中直接使用這些符號。

符號修飾和函數簽名

在早期，編譯器編譯源代碼產生目標文件時，符號名與相應的變量和函數名字一樣的。比如在一個匯編源代碼中包含了一個函數foo，那麽匯編器將它編譯成目標文件後，foo在目標文件中所對應的符號名也是foo。後來的UNIX平臺和C語言發明時，已經存在了相當多的使用匯編編寫的庫和目標文件。這樣就產生了一個問題，那就是如果一個c程序要使用這些庫的話，C語言不可以使用這些庫中定義的函數和變量的名字作為符號名，否則將會跟現有的目標文件沖突。比如有個用匯編語言編寫的庫定義了一個函數叫做main，那麽我們在C語言裏面就不可以定義一個main函數或變量了。同樣的道理，如果一個C語言的目標文件要用到一個使用Fortran語言編寫的目標文件，我們也必須防止它們的名稱沖突。
為了防止類似的符號名沖突，UNIX的C語言就規定，C語言源代碼文件中的所有全局變量和函數經過編譯後，相對應的符號名加上“”。而Fortran語言的源代碼經過編譯以後，所有符號名前加上“”，後面也加上“_”
這種方式雖然能夠減少沖突的概率，但還是有可能造成沖突。於是C++開始考慮到這個問題，增加了namespace來解決多模塊的符號沖突問題。

ELF文件結構描述