【ARM 嵌入式 编译系列 10.4.1 -- ELF 文件结构详细先容】

ARM GCC ELF 文件结构详细先容

在利用 ARM GCC 编译过程中天生的 ELF 文件，可以分为两个重要部门：ELF 头部（ELF Header）和 ELF 数据（ELF Data）。进一步细分，ELF 数据由步调头表（Program Headers）、节头表（Section Headers）和实际数据（Data）构成。
1. ELF 文件概述

ELF 文件（Executable and Linkable Format）是用于存储可实行文件、共享库和目标文件的标准文件格式。它被广泛用于 Unix 和 Linux 体系中。明白其内部结构对于调试、优化和内存管理等嵌入式开辟任务非常告急。
2. ELF 文件结构

ELF 文件重要分为两个部门：

  

• ELF 头部（ELF Header）：包罗文件范例、目标架构、入口点所在等根本信息。  
  
• ELF 数据（ELF Data）：包罗步调头表、节头表和实际数据。
  

2.1 ELF 头部（ELF Header）

ELF 头部是 ELF 文件的第一个部门，包罗了关于文件自己的总体信息。关键字段包罗：

  

• 把戏数（Magic Number）：用于辨认文件格式。  
  
• 文件范例（File Type）：大概是可重定位文件、可实行文件或共享对象文件。  
  
• 目标架构（Target Architecture）：指定文件实用的硬件架构，如 ARM。  
  
• 入口点所在（Entry Point Address）：步调开始实行的位置。  
  
• 步调头表偏移（Program Header Table Offset）：步调头表在文件中的偏移位置。  
  
• 节头表偏移（Section Header Table Offset）：节头表在文件中的偏移位置。
  

2.2 ELF 数据（ELF Data）

ELF 数据包罗了步调的实际内容和结构信息，重要分为以下三个部门：
2.2.1 步调头表（Program Headers）

步调头表形貌了文件中的各个段（Segment），每个段都有详细的范例和属性。常见段包罗代码段、数据段等。关键字段包罗：

  

• 范例（Type）：段的范例，比方可加载段（Loadable Segment）。  
  
• 偏移（Offset）：段在文件中的偏移位置。  
  
• 假造所在（Virtual Address）：段在内存中的假造所在。  
  
• 物理所在（Physical Address）：段在内存中的物理所在（假如须要）。  
  
• 文件巨细（File Size）：段在文件中的巨细。  
  
• 内存巨细（Memory Size）：段在内存中的巨细。  
  
• 标志（Flags）：段的权限标志，如可读、可写、可实行。
  

2.2.2 节头表（Section Headers）

节头表形貌了文件中的各个节（Section），每个节都有详细的名称和作用。常见节包罗代码节（.text）、数据节（.data）、未初始化数据节（.bss）等。关键字段包罗：

  

• 名称（Name）：节的名称。  
  
• 范例（Type）：节的范例，比方代码、数据、符号表等。  
  
• 所在（Address）：节在内存中的所在。  
  
• 偏移（Offset）：节在文件中的偏移位置。  
  
• 巨细（Size）：节的巨细。  
  
• 标志（Flags）：节的权限标志。
  

2.2.3 实际数据（Data）

实际数据部门存储了步调的代码和数据，包罗：

  

• 代码段（.text）：存放步调的呆板代码。  
  
• 数据段（.data）：存放已初始化的全局变量和静态变量。  
  
• 未初始化数据段（.bss）：存放未初始化的全局变量和静态变量，不占用文件空间。  
  
• 只读数据段（.rodata）：存放只读数据，比方字符串常量。
  

3. 示例和工具

利用 GCC 和 Binutils 提供的工具，可以查察和分析 ELF 文件的结构。
查察 ELF 文件头部：

1. readelf -h myfile.elf

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查察步调头表：

1. readelf -l myfile.elf

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查察节头表：

1. readelf -S myfile.elf

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arm-none-eabi-readelf -h demo.elf 下令用于读取和表现 ELF 文件的文件头信息。以下是对 demo.elf 文件头信息的详细表明：

1. ELF Header:
2.   Magic:   7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
3.   Class:                             ELF32
4.   Data:                              2's complement, little endian
5.   Version:                           1 (current)
6.   OS/ABI:                            UNIX - System V
7.   ABI Version:                       0
8.   Type:                              EXEC (Executable file)
9.   Machine:                           ARM
10.   Version:                           0x1
11.   Entry point address:               0x289
12.   Start of program headers:          52 (bytes into file)
13.   Start of section headers:          748260 (bytes into file)
14.   Flags:                             0x5000400, Version5 EABI, hard-float ABI
15.   Size of this header:               52 (bytes)
16.   Size of program headers:           32 (bytes)
17.   Number of program headers:         4
18.   Size of section headers:           40 (bytes)
19.   Number of section headers:         21
20.   Section header string table index: 20

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3.1 详细表明

  

• Magic:
  
     
  
  • 值：7f 45 4c 46 01 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00   
    
  • 形貌：魔数，用于标识文件为 ELF 文件。前四个字节 7f 45 4c 46 对应于 ASCII 字符 .ELF，接下来的字节用于形貌文件格式的其他属性。   
    
     
  
• Class:
  
     
  
  • 值：ELF32   
    
  • 形貌：文件是 32 位格式。   
    
     
  
• Data:
  
     
  
  • 值：2's complement, little endian   
    
  • 形貌：文件利用小端序（即最低有效字节存储在最小所在处）。   
    
     
  
• Version:
  
     
  
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