程序员的自我修养2--目标文件.docx

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1、程序员的自我修养2—目标文件TableofContents1、概述目标文件格式与结构12、举例说明目标文件中的各段3①编译并生成目标文件3②使用objdump-h命令查看各段基本情况4③使用objdump–s–d挖掘各段内容53、文件头84、段表95、重定位表：116、字符串表：117、链接的接口：符号与符号表118、符号修饰与函数签名149、强符号与弱符号、强引用与弱引用1510、调试信息：1611、用到的命令：1712动态存储变量和寄存器变量171、概述目标文件格式与结构目标文件（win.obj/linux.o）里有什么？或者说源代码在编

2、译后是怎么存储的？格式：已经是可执行文件的格式，只是没有经过链接，其中有符号或者地址没有被调整，本身按照可执行文件格式存储。现在流行的可执行文件的格式，在windows平台下是PE，在linux平台下是ELF格式，前者是扩展名为.exe的文件后者无扩展名。程序员的自我修养2—目标文件不光可执行文件和目标文件按照这种格式存储，动态链接库（win.dll/linux.so）和静态链接库（win.lib/linux.a）。ELF文件标准把系统中使用ELF格式的文件归结为：relocatablefile(.o.a),executablefile,sh

3、areobjectfile(.so.dll)等。可以使用file命令查看文件格式。目标文件和可执行文件的格式发展历史几乎是OS发展史，Unix最早的可执行文件格式为a.out格式，设计很简单，到后来共享库的概念出现时，a.out格式越来越捉襟见肘了，于是设计了COFF格式来解决问题。UnixsystemVrelease3提出了COFF格式，微软基于COFF制订了PE标准，制定、协议、标准！！UnixsystemVrelease4在COFF的基础上引入了ELF格式。所以PE和ELF十分相似。COFF的主要贡献是在目标文件中引入了段机制，不同的文

4、件可以拥有不同数量及不同类型的段。我们猜想目标文件中至少有编译后的指令、数据！除这些之外，目标文件中还包含了链接时所需信息，如符号表、调试信息、字符串等。结构：文件内容按照不同的属性放在不同的section/segment，他们都是一定长度的区域，不加区别，唯一的区别实在ELF的链接视图和装载视图。代码段：.code/.text数据段：.data存放初始化过的全局（静态）变量和静态局部变量.bss段比较特殊，它包含未初始化的静态变量，但并不是存储。因为未初始化的静态变量的值为0，在.data中开辟空间放它们是对磁盘的浪费。.bss段并不属于文

5、件内容，不占空间。记录了未初始化的静态变量的和，为它们预留空间，因为程序运行时需要它们。Filehead文件头描述了整个文件的属性，包括文件是否可执行、是静态链接还是动态链接（若可执行），目标硬件、目标操作系统等，文件头中还有包括段表，是描述文件中各段信息的数组，描述了各段在文件中的偏移位置及属性。代码和数据为什么要分开放？1、代码只读，数据可读写，当可执行文件被装载后，可以被映射到权限不同的存储空间。2、现代CPU的缓存机制，分指令cache和数据cache，提高命中率。3、当程序存在多个副本时，代码段共享，数据私有。程序员的自我修养2—目

6、标文件2、举例说明目标文件中的各段①编译并生成目标文件程序员的自我修养2—目标文件②使用objdump-h命令查看各段基本情况-h参数是将各段的基本信息打印出来（显示关键段、省略辅助性段）。-x会打印出更多的信息，但是又多又复杂。暂且忽略后三个段，先关注.txt/.data/.bss程序员的自我修养2—目标文件最容易理解的是段的长度Size，段所在的位置FileOffset。第二行是属性，CONTENTS表示该段在文件中存在。有一个专门的命令size可以查看ELF文件的代码段、数据段、BSS段。③使用objdump–s–d挖掘各段内容挖掘各段

7、的内容，我们还是离不开objdump这个利器，-s参数可以将所有段的内容以十六进制的形式打印出来，-d参数可以将包指令的段反汇编。最左边一列是偏移量，中间4列是十六进制内容，最右边一列是ASCII形式。对于代码段.text，共84字节的内容与size命令的结果一致。程序员的自我修养2—目标文件.Data段存放已经初始化了的全局（静态）变量和局部静态变量。前面一共两个这样的变量，每个变量4字节，所以一共8个字节。所以.data段一共8字节大小。.data段的54000000和55000000对应的是84和85，为什么不是00000054呢？这是

8、CPU的字节序的问题，也就是所以为的大小端问题。所谓的小端模式，是指数据的高位保存在内存的高地址中，而数据的低位保存在内存的低地址中。我们在调用printf时，使用