linux_elf

可执行连接格式是UNIX系统实验室(USL)作为应用程序二进制接口
(Application Binary Interface(ABI)而开发和发布的。工具接口标准委
员会(TIS)选择了正在发展中的ELF标准作为工作在32位INTEL体系上不同操
作系统之间可移植的二进制文件格式。
假定开发者定义了一个二进制接口集合，ELF标准用它来支持流线型的软件
发展。 应该减少不同执行接口的数量。因此可以减少重新编程重新编译的
代码。

在object文件中有三种主要的类型。

• 一个可重定位(relocatable)文件保存着代码和适当的数据，用来和其他的
  object文件一起来创建一个可执行文件或者是一个共享文件。


• 一个可执行(executable)文件保存着一个用来执行的程序；该文件指出了
  exec(BA_OS)如何来创建程序进程映象。


• 一个共享object文件保存着代码和合适的数据，用来被下面的两个链接器
  链接。第一个是连接编辑器[请参看ld(SD_CMD)]，可以和其他的可重定位和
  共享object文件来创建其他的object。第二个是动态链接器，联合一个
  可执行文件和其他的共享object文件来创建一个进程映象。
  一个object文件被汇编器和联接器创建, 想要在处理机上直接运行的object
  文件都是以二进制来存放的。那些需要抽象机制的程序，比如象shell脚本，
  是不被接受的。

一个ELF头在文件的开始，保存了路线图(road map)，描述了该文件的组织情况。
sections保存着object 文件的信息，从连接角度看：包括指令，数据，
符号表，重定位信息等等。

假如一个程序头表（program header table）存在，那么它告诉系统如何来创建一
个进程的内存映象。被用来建立进程映象(执行一个程序)的文件必须要有一个程
序头表（program header table）；可重定位文件不需要这个头表。一个
section头表（section header table）包含了描述文件sections的信息。每个
section在这个表中有一个入口；每个入口给出了该section的名字，大小，
等等信息。在联接过程中的文件必须有一个section头表；其他object文件可要
可不要这个section头表。

对象文件(Object files)有三个种类：

1) 可重定位的对象文件(Relocatable file)

这是由汇编器汇编生成的 .o 文件。后面的链接器(link editor)拿一个或一些 Relocatable object files 作为输入，经链接处理后，生成一个可执行的对象文件 (Executable file) 或者一个可被共享的对象文件(Shared object file)。我们可以使用 ar 工具将众多的 .o Relocatable object files 归档(archive)成 .a 静态库文件。如何产生 Relocatable file，你应该很熟悉了，请参见我们相关的基本概念文章和JulWiki。另外，可以预先告诉大家的是我们的内核可加载模块 .ko 文件也是 Relocatable object file。

2) 可执行的对象文件(Executable file)

这我们见的多了。文本编辑器vi、调式用的工具gdb、播放mp3歌曲的软件mplayer等等都是Executable object file。你应该已经知道，在我们的 Linux 系统里面，存在两种可执行的东西。除了这里说的 Executable object file，另外一种就是可执行的脚本(如shell脚本)。注意这些脚本不是 Executable object file，它们只是文本文件，但是执行这些脚本所用的解释器就是 Executable object file，比如 bash shell 程序。

3) 可被共享的对象文件(Shared object file)

这些就是所谓的动态库文件，也即 .so 文件。如果拿前面的静态库来生成可执行程序，那每个生成的可执行程序中都会有一份库代码的拷贝。如果在磁盘中存储这些可执行程序，那就会占用额外的磁盘空间；另外如果拿它们放到Linux系统上一起运行，也会浪费掉宝贵的物理内存。如果将静态库换成动态库，那么这些问题都不会出现。动态库在发挥作用的过程中，必须经过两个步骤：

a) 链接编辑器(link editor)拿它和其他Relocatable object file以及其他shared object file作为输入，经链接处理后，生存另外的 shared object file 或者 executable file。

b) 在运行时，动态链接器(dynamic linker)拿它和一个Executable file以及另外一些 Shared object file 来一起处理，在Linux系统里面创建一个进程映像。

以上所提到的 link editor 以及 dynamic linker 是什么东西，你可以参考我们基本概念中的相关文章。对于什么是编译器，汇编器等你应该也已经知道，在这里只是使用他们而不再对他们进行详细介绍。为了下面的叙述方便，你可以下载test.tar.gz包，解压缩后使用”make”进行编译。编译完成后，会在目录中生成一系列的ELF对象文件，更多描述见里面的 README 文件。我们下面的论述都基于这些产生的对象文件。

ELF格式需要使用在两种场合：

a) 组成不同的可重定位文件，以参与可执行文件或者可被共享的对象文件的链接构建；

b) 组成可执行文件或者可被共享的对象文件，以在运行时内存中进程映像的构建。