目标文件（可能篇幅较长）

什么是目标文件？

编译器编译源代码后生成的文件叫做目标文件。

目标代码是指源代码经过编译程序产生的能被cpu直接识别二进制代码。

目标文件的格式

目标文件是源代码经过编译但未链接的那些中间文件。

windows上为.obj文件，linux上为.o文件

目标文件与可执行文件的内容和结构很相似。所以在广义上来看，目标文件与可执行文件可以看成是一种文件

在windows下，可以统称为PE-COFF文件格式。
在linux下，我们可以统称为ELF文件

可执行文件格式

目前PC平台流行以下两种可执行文件格式：

windows下的PE文件，linux上的ELF文件格式
这两种均为COFF格式的变种

ELF文件的四种类型

可重定位文件：包含代码和数据，可以被用来链接成可执行文件或共享目标文件，静态链接库可以归为这一类型。

windows的.obj文件，linux的.o文件

可执行文件：包含可以直接执行的程序

windows 下的.exe文件，linux下/bin/bash文件

共享目标文件：包含代码和数据，可以在一下两种情况使用。

①链接器使用其与其他可重定位文件和共享目标文件链接，产生新的目标文件。
②动态链接器将几个这种共享目标文件与可执行文件相结合，作为进程映像的一部分。

windows下的DLL文件，linux下的.so文件

核心转储文件：当进程意外终止时，系统用来储存该进程地址空间的内容以及终止时的一些其他信息

linxu下的core dump

目标文件剖析

目标文件将其中编译后的机器指令代码、数据、符号表、调试信息、字符串等以节（有的时候也叫段）存储。

	代码段（.text）：程序源代码编译后的机器指令存放位置
	数据段（.data）：初始化不为 0 的全局和静态数据存放位置
	数据段（.bss）：未初始化或初始化为 0 的全局和静态数据存放位置

ELF段剖析

程序源代码被编译后主要分为两种段：程序指令和程序数据。代码段属于程序指令，而数据段和.bss段属于程序数据。

.text代码段

代码段通常是指用来存放程序执行代码的一块内存区域。
这部分区域的大小在程序运行前就已经确定，并且内存区域通常属于只读, 某些架构也允许代码段为可写，即允许修改程序。
在代码段中，也有可能包含一些只读的常数变量，例如字符串常量等。

.data数据段和.rodata只读数据段

.data段保存到是哪些已经初始化了的全局静态变量和局部静态变量
.rodata段存放的是只读数据，一般是程序里面的只读变量（const修饰）和字符串常量。
如printf（“%d\n”, x）;其中的“%d\n”就存放在.rodata段中。

.bss段

.bss段存放的是未初始化的全局变量和静态局部变量。

实际上，有些编译器知识对.bss段变量预留一个未定义的全局变量符号。
实际并不占用目标文件的空间（磁盘），只有当运行时被使用到才会真正的占用空间（内存）。

其他段

其他段都是用来保存与程序相关的其他信息，知道就行，没啥大的卵用。

.rodatal：存放只读数据，跟.rodata段一样
.comment：存放编译器版本信息
.debug:	  存放调试信息
.dynamic：存放动态链接信息
.hash：	  符号哈希表
.line:	  存放调试用的行号表
.note:	  存放额外的编译器信息
.strtab： 存放ELF文件中用到的各种字符串
.symtab： 符号表
.shstrtab：段名表
.plt&.got：动态链接的跳转表和全局入口表
.init&.fini：程序初始化与终结代码段
.rel.text: 重定位表

ELF结构剖析

文件头

ELF目标文件格式的最前部就是ELF文件头。它包含了描述整个文件的基本属性，比如ELF文件版本、目标机器型号、程序入口地址等。
以下是文件头中各个成员及其含义：

ELF魔数：确认文件类型。我们可以看到第一个e_ident这个成员。其中前四个字节称为ELF文件的魔数（如 0x45 E，0x4c L，0x46 F 代表的就是ELF文件）。
		 几乎所有的可执行文件开始几个字节都是魔数
文件类型：e_type成员用来表示ELF文件类型，通常是一个常量。系统通过常量来判断ELF真正的文件类型，而不是文件的扩展名。

段表

段表是一个被用来保存段的的基本属性的结构。
编译器、链接器和装载器都是依靠段表来定位和访问各个段的属性的。
以下是段表中各个成员及其含义：

重定位表

在其他段的介绍中，有个.rel.text的重定位表段，其中存放了符号的重定位信息。而.text段中对符号的引用都要参考重定位表来实现符号的地址无关。

字符串表

字符串表存储了字符串信息，编译器将所有字符串集中起来存放到一个表，然后使用字符串表中的偏移来引用字符串。

参考文献

[1] 俞甲子 石凡 潘爱明．程序员的自我修养．电子工业出版社，2009.4．
[2] 百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E4%BB%A3%E7%A0%81%E6%AE%B5

目标文件详解

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