3.5.1 ELF符号表结构

3.5.1  ELF符号表结构（1）

ELF文件中的符号表往往是文件中的一个段，段名一般叫".symtab"。符号表的结构很简单，它是一个Elf32_Sym结构（32位ELF文件）的数组，每个Elf32_Sym结构对应一个符号。这个数组的第一个元素，也就是下标0的元素为无效的"未定义"符号。Elf32_Sym的结构定义如下：

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;

这几个成员的定义如表3-14所示。

表3-14

st_name	符号名。这个成员包含了该符号名在字符串 表中的下标（还记得字符串表吧？）
st_value	符号相对应的值。这个值跟符号有关，可能 是一个绝对值，也可能是一个地址等，不同的符号， 它所对应的值含义不同，见下文“符号值”
st_size	符号大小。对于包含数据的符号，这个值是该数据 类型的大小。比如一个double型的符号它占用8个字节。 如果该值为0，则表示该符号大小为0或未知
st_info	符号类型和绑定信息，见下文“符号类型与绑定信息”
st_other	该成员目前为0，没用
st_shndx	符号所在的段，见下文“符号所在段”

符号类型和绑定信息（st_info） 该成员低4位表示符号的类型（Symbol Type），高28位表示符号绑定信息（Symbol Binding），如表3-15、表3-16所示。

表3-15

符号绑定信息
宏定义名	值	说明
STB_LOCAL	0	局部符号，对于目标文件的外部不可见
STB_GLOBAL	1	全局符号，外部可见
STB_WEAK	2	弱引用，详见“弱符号与强符号”

表3-16

符号类型
宏定义名	值	说明
STT_NOTYPE	0	未知类型符号
STT_OBJECT	1	该符号是个数据对象，比如变量、数组等
STT_FUNC	2	该符号是个函数或其他可执行代码
STT_SECTION	3	该符号表示一个段，这种符号必须是 STB_LOCAL的
STT_FILE	4	该符号表示文件名，一般都是该目标文 件所对应的源文件名，它一定是 STB_LOCAL类型的，并且它的 st_shndx一定是SHN_ABS

符号所在段（st_shndx）如果符号定义在本目标文件中，那么这个成员表示符号所在的段在段表中的下标；但是如果符号不是定义在本目标文件中，或者对于有些特殊符号，sh_shndx的值有些特殊，如表3-17所示。

表3-17

符号所在段特殊常量
宏定义名	值	说明
SHN_ABS	0xfff1	表示该符号包含了一个绝对的值。 比如表示文件名的符号就属于这种类型的
SHN_COMMON	0xfff2	表示该符号是一个“COMMON块” 类型的符号，一般来说，未初始化的全局 符号定义就是这种类型的，比如 SimpleSection.o里面的global_uninit_var。 有关“COMMON”详见“深入静态链接” 之“COMMON块”
SHN_UNDEF	0	表示该符号未定义。这个符号表示该符号 在本目标文件被引用到，但是定义在其他目标文件中

 

3.5.1  ELF符号表结构（2）

符号值（st_value） 我们前面已经介绍过，每个符号都有一个对应的值，如果这个符号是一个函数或变量的定义，那么符号的值就是这个函数或变量的地址，更准确地讲应该按下面这几种情况区别对待。

在目标文件中，如果是符号的定义并且该符号不是"COMMON块"类型的（即st_shndx不为SHN_COMMON，具体请参照"深入静态链接"一章中的"COMMON块"），则st_value表示该符号在段中的偏移。即符号所对应的函数或变量位于由st_shndx指定的段，偏移st_value的位置。这也是目标文件中定义全局变量的符号的最常见情况，比如SimpleSection.o中的"func1"、"main"和"global_init_var"。

在目标文件中，如果符号是"COMMON块"类型的（即st_shndx为SHN_COMMON），则st_value表示该符号的对齐属性。比如SimpleSection.o中的"global_uninit_var"。

在可执行文件中，st_value表示符号的虚拟地址。这个虚拟地址对于动态链接器来说十分有用。我们将在第3部分讲述动态链接器。

根据上面的介绍，我们对ELF文件的符号表有了大致的了解，接着将以SimpleSection.o里面的符号为例子，分析各个符号在符号表中的状态。这里使用readelf工具来查看ELF文件的符号，虽然objdump工具也可以达到同样的目的，但是总体来看readelf的输出格式更为清晰：

$ readelf -s SimpleSection.o

Symbol table '.symtab' contains 15 entries:
Num:    Value  Size
Type    Bind   Vis      Ndx Name
0: 00000000
0
NOTYPE  LOCAL  DEFAULT  UND 
1: 00000000
0
FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS SimpleSection.c
2: 00000000
0
SECTION LOCAL  DEFAULT    1 
3: 00000000
0
SECTION LOCAL  DEFAULT    3 
4: 00000000
0
SECTION LOCAL  DEFAULT    4 
5: 00000000
0
SECTION LOCAL  DEFAULT    5 
6: 00000000 
4
OBJECT  LOCAL  DEFAULT    4 static_var2.1534
7: 00000004 
4
OBJECT  LOCAL  DEFAULT    3 static_var.1533
8: 00000000
0
SECTION LOCAL  DEFAULT    7 
9: 00000000
0
SECTION LOCAL  DEFAULT    6 
10: 00000000 
4
OBJECT  GLOBAL DEFAULT    3 global_init_var
11: 00000000  27
FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 func1
12: 00000000
0
NOTYPE  GLOBAL DEFAULT  UND printf
13: 0000001b  64
FUNC    GLOBAL DEFAULT    1 main
14: 00000004 
4
OBJECT  GLOBAL DEFAULT  COM global_uninit_var

readelf的输出格式与上面描述的Elf32_Sym的各个成员几乎一一对应，第一列Num表示符号表数组的下标，从0开始，共15个符号；第二列Value就是符号值，即st_value；第三列Size为符号大小，即st_size；第四列和第五列分别为符号类型和绑定信息，即对应st_info的低4位和高28位；第六列Vis目前在C/C++语言中未使用，我们可以暂时忽略它；第七列Ndx即st_shndx，表示该符号所属的段；当然最后一列也最明显，即符号名称。从上面的输出可以看到，第一个符号，即下标为0的符号，永远是一个未定义的符号。对于另外几个符号解释如下。

func1和main函数都是定义在SimpleSection.c里面的，它们所在的位置都为代码段，所以Ndx为1，即SimpleSection.o里面，.text段的下标为1。这一点可以通过readelf -a或objdump -x得到验证。它们是函数，所以类型是STT_FUNC；它们是全局可见的，所以是STB_GLOBAL；Size表示函数指令所占的字节数；Value表示函数相对于代码段起始位置的偏移量。

再来看printf这个符号，该符号在SimpleSection.c里面被引用，但是没有被定义。所以它的Ndx是SHN_UNDEF。

global_init_var是已初始化的全局变量，它被定义在.bss段，即下标为3。

global_uninit_var是未初始化的全局变量，它是一个SHN_COMMON类型的符号，它本身并没有存在于BSS段；关于未初始化的全局变量具体请参见"COMMON块"。

static_var.1533和static_var2.1534是两个静态变量，它们的绑定属性是STB_LOCAL，即只是编译单元内部可见。至于为什么它们的变量名从"static_var"和"static_var2"变成了现在这两个"static_var.1533"和"static_var2.1534"，我们在下面一节"符号修饰"中将会详细介绍。

对于那些STT_SECTION类型的符号，它们表示下标为Ndx的段的段名。它们的符号名没有显示，其实它们的符号名即它们的段名。比如2号符号的Ndx为1，那么它即表示.text段的段名，该符号的符号名应该就是".text"。如果我们使用"objdump -t"就可以清楚地看到这些段名符号。

"SimpleSection.c"这个符号表示编译单元的源文件名。