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分类: LINUX

2008-01-28 15:13:12

 =========================== Sections ===========================


一个object文件的section header table可以让我们定位所有的sections。
section header table是个Elf32_Shdr结构的数组(下面描述)。一个section
报头表(section header table)索引是这个数组的下标。ELF header table
的e_shoff成员给出了section报头表的偏移量(从文件开始的计数)。e_shnum
告诉我们section报头表中包含了多少个入口;e_shentsize 给出了每个
入口的大小。

一些section报头表索引是保留的;那些特别的索引在一个object文件中
将没有与之对应sections。

+ 图1-8: Special Section Indexes

  Name             Value
  ====             =====
  SHN_UNDEF            0
  SHN_LORESERVE   0xff00
  SHN_LOPROC      0xff00
  SHN_HIPROC      0xff1f
  SHN_ABS         0xfff1
  SHN_COMMON      0xfff2
  SHN_HIRESERVE   0xffff

* SHN_UNDEF

  该值表明没有定义,缺少,不相关的或者其他涉及到的无意义的section。
  例如,标号“defined”相对于section索引号SHN_UNDEF是一个没有被
  定义的标号。

注意: 虽然索引0保留作为未定义的值,section报头表包含了一个索引0的
入口。因此,假如ELF报头说一个文件的section报头表中有6个section入口
的话,e_shnum的值应该是从0到5。最初的入口的内容以后在这个section中
被指定。

* SHN_LORESERVE

  该值指定保留的索引范围的最小值。

* SHN_LOPROC through SHN_HIPROC

  该值包含了特定处理器语意的保留范围。


* SHN_ABS

  该变量是相对于相应参考的绝对地址。
  例如,section号的标号是绝对地址,不被重定位影响。

* SHN_COMMON

  该section的标号是一个公共(common)的标号,就象FORTRAN COMMON
  或者不允许的C扩展变量。

* SHN_HIRESERVE

  该值指定保留的索引范围的上限。系统保留的索引值是从SHN_LORESERVE
  到SHN_HIRESERVE;该变量不涉及到section报头表(section header table)。
  因此,section报头表不为保留的索引值包含入口。

sections包含了在一个object文件中的所有信息,除了ELF报头,程序报头
表(program header table),和section报头表(section header table)。
此外,object文件的sections满足几天条件:

* 每个在object文件中的section都有自己的一个section的报头来描述它。
  section头可能存在但section可以不存在。
* 每个section在文件中都占有一个连续顺序的空间(但可能是空的)。
* 文件中的Sections不可能重复。文件中没有一个字节既在这个section中
  又在另外的一个section中。
* object文件可以有"非活动的"空间。不同的报头和sections可以不覆盖到
  object文件中的每个字节。"非活动"数据内容是未指定的。

一个section头有如下的结构。

+ 图1-9: Section Header

  typedef struct {
      Elf32_Word sh_name;
      Elf32_Word sh_type;
      Elf32_Word sh_flags;
      Elf32_Addr sh_addr;
      Elf32_Off sh_offset;
      Elf32_Word sh_size;
      Elf32_Word sh_link;
      Elf32_Word sh_info;
      Elf32_Word sh_addralign;
      Elf32_Word sh_entsize;
  } Elf32_Shdr;

* sh_name

  该成员指定了这个section的名字。它的值是section报头字符表section的
  索引。[看以下的“String Table”], 以NULL空字符结束。

* sh_type

  该成员把sections按内容和意义分类。section的类型和他们的描述在下面。

* sh_flags

  sections支持位的标记,用来描述多个属性。 
  Flag定义出现在下面。

* sh_addr

  假如该section将出现在进程的内存映象空间里,该成员给出了一个该section
  在内存中的位置。否则,该变量为0。

* sh_offset

  该成员变量给出了该section的字节偏移量(从文件开始计数)。SHT_NOBITS
  类型的section(下面讨论)在文件中不占空间,它的sh_offset成员定位在
  文件中的概念上的位置。

* sh_size
  该成员给你了section的字节大小。除非这个section的类型为SHT_NOBITS,
  否则该section将在文件中将占有sh_size个字节。SHT_NOBITS类型的section
  可能为非0的大小,但是不占文件空间。

* sh_link

  该成员保存了一个section报头表的索引连接,它的解释依靠该section的
  类型。以下一个表描述了这些值。

* sh_info

  该成员保存着额外的信息,它的解释依靠该section的类型。以下一个表描
  述了这些值。

* sh_addralign

  一些sections有地址对齐的约束。例如,假如一个section保存着双字,系统
  就必须确定整个section是否双字对齐。所以sh_addr的值以sh_addralign的值
  作为模,那么一定为0。当然的,仅仅0和正的2的次方是允许的。值0和1意味
  着该section没有对齐要求。

* sh_entsize

  一些sections保存着一张固定大小入口的表,就象符号表。对于这样一个
  section来说,该成员给出了每个入口的字节大小。如果该section没有
  保存着一张固定大小入口的表,该成员就为0。

section头成员sh_type指出了section的语意。

+ 图1-10: Section Types, sh_type

  Name               Value
  ====               =====
  SHT_NULL               0
  SHT_PROGBITS           1
  SHT_SYMTAB             2
  SHT_STRTAB          3
  SHT_RELA          4
  SHT_HASH          5
  SHT_DYNAMIC            6
  SHT_NOTE          7
  SHT_NOBITS          8
  SHT_REL          9
  SHT_SHLIB             10
  SHT_DYNSYM            11
  SHT_LOPROC    0x70000000
  SHT_HIPROC    0x7fffffff
  SHT_LOUSER    0x80000000
  SHT_HIUSER    0xffffffff

* SHT_NULL

  该值表明该section头是无效的;它没有相关的section。
  该section的其他成员的值都是未定义的。

* SHT_PROGBITS

  该section保存被程序定义了的一些信息,它的格式和意义取决于程序本身。

* SHT_SYMTAB and SHT_DYNSYM

  那些sections保存着一个符号表(symbol table)。一般情况下,一个
  object文件每个类型section仅有一个,但是,在将来,这个约束可能被放宽。
  典型的是,SHT_SYMTAB为连接器提供标号,当然它也有可能被动态连接时使用。
  作为一个完整的符号表,它可能包含了一些动态连接时不需要的标号。
  因此,一个object文件可能也包含了一个SHT_DYNSYM的section,它保存着
  一个动态连接时所需最小的标号集合来节省空间。
  看下面符号表“Symbol Table”的细节。

* SHT_STRTAB

  该section保存着一个字符串表。一个object文件可以包含多个字符串表的
  section。看下面字符串表“String Table”的细节。

* SHT_RELA

  该section保存着具有明确加数的重定位入口。就象object文件32位的
  Elf32_Rela类型。一个object文件可能有多个重定位的sections。具体细节
  看重定位``Relocation''部分。

* SHT_HASH

  该标号保存着一个标号的哈希(hash)表。所有的参与动态连接的object
  一定包含了一个标号哈希表(hash table)。当前的,一个object文件
  可能只有一个哈希表。详细细节看第二部分的哈希表"Hash Table"。

* SHT_DYNAMIC

  该section保存着动态连接的信息。当前的,一个object可能只有一个动态
  的section,但是,将来这个限制可能被取消。详细细节看第二部分的动态
  section(“Dynamic Section”)。

* SHT_NOTE

  该section保存着其他的一些标志文件的信息。详细细节看第二部分的“Note
  Section” 。

* SHT_NOBITS

  该类型的section在文件中不占空间,但是类似SHT_PROGBITS。尽管该section
  不包含字节,sh_offset成员包含了概念上的文件偏移量。

* SHT_REL

  该section保存着具有明确加数的重定位的入口。
  就象object文件32位类型Elf32_Rel类型。一个object文件可能有多个
  重定位的sections。具体细节看重定位``Relocation''部分。

* SHT_SHLIB

  该section类型保留但语意没有指明。包含这个类型的section的程序
  是不符合ABI的。

* SHT_LOPROC through SHT_HIPROC

  在这范围之间的值为特定处理器语意保留的。

* SHT_LOUSER

  该变量为应用程序保留的索引范围的最小边界。

* SHT_HIUSER

  该变量为应用程序保留的索引范围的最大边界。在SHT_LOUSER和HIUSER的
  section类型可能被应用程序使用,这和当前或者将来系统定义的section
  类型是不矛盾的。

其他section类型的变量是保留的。前面提到过,索引0(SHN_UNDEF)的section
头存在的,甚至索引标记的是未定义的section引用。这个入口保存着以下的
信息。

+ 图1-11: Section Header Table Entry: Index 0

  Name            Value    Note
  ====            =====    ====
  sh_name           0      No name
  sh_type        SHT_NULL  Inactive
  sh_flags          0      No flags
  sh_addr           0      No address
  sh_offset         0      No file offset
  sh_size           0      No size
  sh_link SHN_UNDEF  No link information
  sh_info     0      No auxiliary information
  sh_addralign     0      No alignment
  sh_entsize        0      No entries

一个section报头(section header table)的sh_flags成员保存着1位标记,
用来描述section的属性。以下是定义的值;其他的值保留。

+ 图1-12: Section Attribute Flags, sh_flags

  Name                Value
  ====                =====
  SHF_WRITE             0x1
  SHF_ALLOC             0x2
  SHF_EXECINSTR         0x4
  SHF_MASKPROC   0xf0000000

假如在sh_flags中的一个标记位被设置,该section相应的属性也被打开。
否则,该属性没有被应用。未明的属性就设为0。

* SHF_WRITE

  该section包含了在进程执行过程中可被写的数据。

* SHF_ALLOC

  该section在进程执行过程中占据着内存。一些控制section不存在一个
  object文件的内存映象中;对于这些sections,这个属性应该关掉。

* SHF_EXECINSTR

  该section包含了可执行的机器指令。

* SHF_MASKPROC

  所有的包括在这掩码中的位为特定处理语意保留的。

在section报头中,两个成员sh_link和sh_info的解释依靠该section的类型。

+ 图1-13: sh_link and sh_info Interpretation

  sh_type      sh_link                        sh_info
  =======      =======                        =======
  SHT_DYNAMIC  The section header index of    0
               the string table used by
               entries in the section.
  SHT_HASH     The section header index of    0
               the symbol table to which the
               hash table applies.
  SHT_REL,     The section header index of    The section header index of
  SHT_RELA     the associated symbol table.   the section to which the
                                              relocation applies.
  SHT_SYMTAB,  The section header index of    One greater than the symbol
  SHT_DYNSYM   the associated string table.   table index of the last local
                                              symbol (binding STB_LOCAL).
  other        SHN_UNDEF                      0


Special Sections   特殊的Sections

不同的sections保存着程序和控制信息。下面列表中的section被系统使用,
指示了类型和属性。

+ 图1-14: Special Sections

  Name         Type           Attributes
  ====         ====           ==========
  .bss         SHT_NOBITS     SHF_ALLOC+SHF_WRITE
  .comment     SHT_PROGBITS   none
  .data        SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC+SHF_WRITE
  .data1       SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC+SHF_WRITE
  .debug       SHT_PROGBITS   none
  .dynamic     SHT_DYNAMIC    see below
  .dynstr      SHT_STRTAB     SHF_ALLOC
  .dynsym      SHT_DYNSYM     SHF_ALLOC
  .fini        SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC+SHF_EXECINSTR
  .got         SHT_PROGBITS   see below
  .hash        SHT_HASH       SHF_ALLOC
  .init        SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC+SHF_EXECINSTR
  .interp      SHT_PROGBITS   see below
  .line        SHT_PROGBITS   none
  .note        SHT_NOTE       none
  .plt         SHT_PROGBITS   see below
  .rel   SHT_REL        see below
  .rela  SHT_RELA       see below
  .rodata      SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC
  .rodata1     SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC
  .shstrtab    SHT_STRTAB     none
  .strtab      SHT_STRTAB     see below
  .symtab      SHT_SYMTAB     see below
  .text        SHT_PROGBITS   SHF_ALLOC+SHF_EXECINSTR

* .bss

  该sectiopn保存着未初始化的数据,这些数据存在于程序内存映象中。
  通过定义,当程序开始运行,系统初始化那些数据为0。该section不占
  文件空间,正如它的section类型SHT_NOBITS指示的一样。
 
* .comment

   该section保存着版本控制信息。

* .data and .data1
  这些sections保存着初始化了的数据,那些数据存在于程序内存映象中。

* .debug

  该section保存着为标号调试的信息。该内容是未指明的。

* .dynamic

  该section保存着动态连接的信息。该section的属性将包括SHF_ALLOC位。
  是否需要SHF_WRITE是跟处理器有关。第二部分有更详细的信息。

* .dynstr

  该section保存着动态连接时需要的字符串,一般情况下,名字字符串关联着
  符号表的入口。第二部分有更详细的信息。

* .dynsym

  该section保存着动态符号表,如“Symbol Table”的描述。第二部分有更
  详细的信息。
 
* .fini

  该section保存着可执行指令,它构成了进程的终止代码。
  因此,当一个程序正常退出时,系统安排执行这个section的中的代码。

* .got

  该section保存着全局的偏移量表。看第一部分的“Special Sections”和
  第二部分的“Global Offset Table”获得更多的信息。

* .hash

  该section保存着一个标号的哈希表。看第二部分的“Hash Table”获得更多
  的信息。

* .init

  该section保存着可执行指令,它构成了进程的初始化代码。
  因此,当一个程序开始运行时,在main函数被调用之前(c语言称为main),
  系统安排执行这个section的中的代码。

* .interp

  该section保存了程序的解释程序(interpreter)的路径。假如在这个section
  中有一个可装载的段,那么该section的属性的SHF_ALLOC位将被设置;否则,
  该位不会被设置。看第二部分获得更多的信息。

* .line

  该section包含编辑字符的行数信息,它描述源程序与机器代码之间的对于
  关系。该section内容不明确的。

* .note

  该section保存一些信息,使用“Note Section”(在第二部分)中提到的格式。

* .plt

  该section保存着过程连接表(Procedure Linkage Table)。看第一部分的
  ``Special Sections''和第二部分的“Procedure Linkage Table”。

* .rel and .rela

  这些section保存着重定位的信息,看下面的``Relocation''描述。
  假如文件包含了一个可装载的段,并且这个段是重定位的,那么该section的
  属性将设置SHF_ALLOC位;否则该位被关闭。按照惯例,由重定位适用
  的section来提供。因此,一个重定位的section适用的是.text,那么该名字
  就为.rel.text或者是.rela.text。

* .rodata and .rodata1

  这些section保存着只读数据,在进程映象中构造不可写的段。看第二部分的
  ``Program Header''获得更多的资料。

* .shstrtab

  该section保存着section名称。

* .strtab

  该section保存着字符串,一般地,描述名字的字符串和一个标号的入口相关
  联。假如文件有一个可装载的段,并且该段包括了符号字符串表,那么section
  的SHF_ALLOC属性将被设置;否则不设置。

* .symtab

  该section保存着一个符号表,正如在这个section里``Symbol Table''的
  描述。假如文件有一个可装载的段,并且该段包含了符号表,那么section
  的SHF_ALLOC属性将被设置;否则不设置。

* .text

  该section保存着程序的``text''或者说是可执行指令。


前缀是点(.)的section名是系统保留的,尽管应用程序可以用那些保留的
section名。应用程序可以使用不带前缀的名字以避免和系统的sections
冲突。object文件格式可以让一个定义的section部分不出现在上面的列
表中。一个object文件可以有多个同样名字的section。

为处理器体系保留的section名的形成是通过置换成一个体系名的缩写。
该名字应该取自体系名,e_machine使用的就是。例如,.Foo.psect就是
在FOO体系上定义的名字。

现存的扩展名是历史遗留下来的。

       Pre-existing Extensions
       =======================
.sdata     .tdesc
.sbss      .lit4
.lit8      .reginfo
.gptab     .liblist
.conflict
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