Linux下ELF文件類型分為以下幾種：
1、可重定位文件，比如SimpleSection.o；
2、可運行文件，比如/bin/bash。
3、共享目標文件，比如/lib/libc.so。
在Linux 可重定位文件 ELF結構一文中，我們已經分析了可重定位文件ELF結構。
本文分析可運行文件的ELF結構。
首先附上源碼：
SectionMapping.c
#include <stdlib.h>
int main()
{
while(1)
{
sleep(1000);
}
return 0;
}
使用命令gcc -static SectionMapping.c -o SectionMapping.elf。靜態鏈接為可運行文件。
接着使用命令readelf -S SectionMapping.elf得到Section Table。例如以下：
There are 33 section headers, starting at offset 0xc3878:
Section Headers:
[Nr] Name Type Address Offset
Size EntSize Flags Link Info Align
[ 0] NULL 0000000000000000 00000000
0000000000000000 0000000000000000 0 0 0
[ 1] .note.ABI-tag NOTE 0000000000400190 00000190
0000000000000020 0000000000000000 A 0 0 4
[ 2] .note.gnu.build-i NOTE 00000000004001b0 000001b0
0000000000000024 0000000000000000 A 0 0 4
[ 3] .rela.plt RELA 00000000004001d8 000001d8
0000000000000120 0000000000000018 A 0 5 8
[ 4] .init PROGBITS 00000000004002f8 000002f8
0000000000000018 0000000000000000 AX 0 0 4
[ 5] .plt PROGBITS 0000000000400310 00000310
00000000000000c0 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 6] .text PROGBITS 00000000004003d0 000003d0
0000000000094988 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 7] __libc_thread_fre PROGBITS 0000000000494d60 00094d60
00000000000000a8 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 8] __libc_freeres_fn PROGBITS 0000000000494e10 00094e10
000000000000181c 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 9] .fini PROGBITS 000000000049662c 0009662c
000000000000000e 0000000000000000 AX 0 0 4
[10] .rodata PROGBITS 0000000000496640 00096640
000000000001d344 0000000000000000 A 0 0 32
[11] __libc_thread_sub PROGBITS 00000000004b3988 000b3988
0000000000000008 0000000000000000 A 0 0 8
[12] __libc_subfreeres PROGBITS 00000000004b3990 000b3990
0000000000000058 0000000000000000 A 0 0 8
[13] __libc_atexit PROGBITS 00000000004b39e8 000b39e8
0000000000000008 0000000000000000 A 0 0 8
[14] .eh_frame PROGBITS 00000000004b39f0 000b39f0
000000000000d4c4 0000000000000000 A 0 0 8
[15] .gcc_except_table PROGBITS 00000000004c0eb4 000c0eb4
0000000000000172 0000000000000000 A 0 0 1
[16] .tdata PROGBITS 00000000006c1ef0 000c1ef0
0000000000000020 0000000000000000 WAT 0 0 16
[17] .tbss NOBITS 00000000006c1f10 000c1f10
0000000000000038 0000000000000000 WAT 0 0 16
[18] .init_array INIT_ARRAY 00000000006c1f10 000c1f10
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[19] .fini_array FINI_ARRAY 00000000006c1f18 000c1f18
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[20] .ctors PROGBITS 00000000006c1f20 000c1f20
0000000000000010 0000000000000000 WA 0 0 8
[21] .dtors PROGBITS 00000000006c1f30 000c1f30
0000000000000010 0000000000000000 WA 0 0 8
[22] .jcr PROGBITS 00000000006c1f40 000c1f40
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[23] .data.rel.ro PROGBITS 00000000006c1f50 000c1f50
0000000000000080 0000000000000000 WA 0 0 16
[24] .got PROGBITS 00000000006c1fd0 000c1fd0
0000000000000010 0000000000000008 WA 0 0 8
[25] .got.plt PROGBITS 00000000006c1fe8 000c1fe8
0000000000000078 0000000000000008 WA 0 0 8
[26] .data PROGBITS 00000000006c2060 000c2060
0000000000001690 0000000000000000 WA 0 0 32
[27] .bss NOBITS 00000000006c3700 000c36f0
0000000000002ba8 0000000000000000 WA 0 0 32
[28] __libc_freeres_pt NOBITS 00000000006c62b0 000c36f0
0000000000000048 0000000000000000 WA 0 0 16
[29] .comment PROGBITS 0000000000000000 000c36f0
000000000000002a 0000000000000001 MS 0 0 1
[30] .shstrtab STRTAB 0000000000000000 000c371a
000000000000015b 0000000000000000 0 0 1
[31] .symtab SYMTAB 0000000000000000 000c40b8
000000000000c168 0000000000000018 32 870 8
[32] .strtab STRTAB 0000000000000000 000d0220
0000000000007a26 0000000000000000 0 0 1
表 1
這個可運行文件共同擁有33個Section。
接着我們使用readelf -h SectionMapping.elf。讀取elf可運行文件頭部信息。
例如以下圖：
圖 1
能夠對照，Linux 可重定位文件 ELF結構，這里多了program header。
Entry point address：程序的入口地址是0x401058，使用objdump -d SectionMapping.elf | less，能夠查看到程序的入口地址是<_start>。
例如以下圖：
圖 2
Start of program headers：program headers的偏移。由於頭文件大小為64，所以program headers緊挨着頭文件存放。
Size of program headers：program headers的大小。為56個字節。
Number of section headers：program headers的數量。
為6個。
在表1中。第一個section在文件里的偏移是0x190。頭文件大小為64 + program header大小為56 * program header數量6 = 400 = 0x190。
然后，我們使用命令readelf -l SectionMapping.elf。我們會得到program header部分。例如以下圖：
圖 3
從圖中可見，分為6個Segment。
注意表1中每一個段叫Section。
Offset：這個Segment在文件里偏移。
VirtAddr：這個Segment在虛擬地址的偏移。
FileSiz：在ELF文件里所占的長度。
MemSiz：在進程虛擬空間所占的長度。
我們發現第二個Segment，MemSiz > FileSiz，表示在內存中分配的空間大小超過文件實際大小。
超過的部分所有初始化為0。作為BSS段。由於數據段和BSS段的唯一差別是，數據段從文件里初始化內容，BSS段內容所有初始化為0。
我們主要關心前兩個Segment。第一個是代碼段，虛擬地址從0x00400000到0x004c1026。文件偏移從0x00000000到0x000c1026。
第二個是數據段。虛擬地址為從0x006c1ef0到0x006c1ef0+0x4408=0x6c62f8。
文件偏移從0x000c1ef0到0x000c1ef0+0x1800=0x000C36f0。
結合表1和兩個Segment的文件偏移。能夠得出：
第一個Segment從第0個Section到第15個Section。（0x00000000-0x000c1026）
[Nr] Name Type Address Offset
Size EntSize Flags Link Info Align
[ 0] NULL 0000000000000000 00000000
0000000000000000 0000000000000000 0 0 0
[ 1] .note.ABI-tag NOTE 0000000000400190 00000190
0000000000000020 0000000000000000 A 0 0 4
[ 2] .note.gnu.build-i NOTE 00000000004001b0 000001b0
0000000000000024 0000000000000000 A 0 0 4
[ 3] .rela.plt RELA 00000000004001d8 000001d8
0000000000000120 0000000000000018 A 0 5 8
[ 4] .init PROGBITS 00000000004002f8 000002f8
0000000000000018 0000000000000000 AX 0 0 4
[ 5] .plt PROGBITS 0000000000400310 00000310
00000000000000c0 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 6] .text PROGBITS 00000000004003d0 000003d0
0000000000094988 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 7] __libc_thread_fre PROGBITS 0000000000494d60 00094d60
00000000000000a8 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 8] __libc_freeres_fn PROGBITS 0000000000494e10 00094e10
000000000000181c 0000000000000000 AX 0 0 16
[ 9] .fini PROGBITS 000000000049662c 0009662c
000000000000000e 0000000000000000 AX 0 0 4
[10] .rodata PROGBITS 0000000000496640 00096640
000000000001d344 0000000000000000 A 0 0 32
[11] __libc_thread_sub PROGBITS 00000000004b3988 000b3988
0000000000000008 0000000000000000 A 0 0 8
[12] __libc_subfreeres PROGBITS 00000000004b3990 000b3990
0000000000000058 0000000000000000 A 0 0 8
[13] __libc_atexit PROGBITS 00000000004b39e8 000b39e8
0000000000000008 0000000000000000 A 0 0 8
[14] .eh_frame PROGBITS 00000000004b39f0 000b39f0
000000000000d4c4 0000000000000000 A 0 0 8
[15] .gcc_except_table PROGBITS 00000000004c0eb4 000c0eb4
0000000000000172 0000000000000000 A 0 0 1
第二個Segment從第16個Section到26個Section。
（0x000c1ef0-0x000C36f0）
[16] .tdata PROGBITS 00000000006c1ef0 000c1ef0
0000000000000020 0000000000000000 WAT 0 0 16
[17] .tbss NOBITS 00000000006c1f10 000c1f10
0000000000000038 0000000000000000 WAT 0 0 16
[18] .init_array INIT_ARRAY 00000000006c1f10 000c1f10
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[19] .fini_array FINI_ARRAY 00000000006c1f18 000c1f18
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[20] .ctors PROGBITS 00000000006c1f20 000c1f20
0000000000000010 0000000000000000 WA 0 0 8
[21] .dtors PROGBITS 00000000006c1f30 000c1f30
0000000000000010 0000000000000000 WA 0 0 8
[22] .jcr PROGBITS 00000000006c1f40 000c1f40
0000000000000008 0000000000000000 WA 0 0 8
[23] .data.rel.ro PROGBITS 00000000006c1f50 000c1f50
0000000000000080 0000000000000000 WA 0 0 16
[24] .got PROGBITS 00000000006c1fd0 000c1fd0
0000000000000010 0000000000000008 WA 0 0 8
[25] .got.plt PROGBITS 00000000006c1fe8 000c1fe8
0000000000000078 0000000000000008 WA 0 0 8
[26] .data PROGBITS 00000000006c2060 000c2060
0000000000001690 0000000000000000 WA 0 0 32
以上分析的都是靜態狀態下的程序，以下我們看看動態下的進程的空間是怎么分配的。
首先使用命令， ./SectionMapping.elf &，輸出例如以下：
然后使用命令：cat /proc/2184/maps，輸出例如以下：
圖 4
靜態時。我們計算出的兩個Segment的虛擬空間的偏移分別為：
第一個是代碼段。虛擬地址從0x00400000到0x004c1026。
在圖4中，由於要頁面對齊，所以分配了0x400000到0x4c2000。
第二個是數據段，虛擬地址為從0x006c1ef0到0x006c1ef0+0x4408=0x6c62f8。在圖4中。由於要頁面對齊，所以分配了0x6c1000到0x6c4000。注意。0x6c62f8大於0x6c4000。詳細原因以后再分析。
第三個緊接着是堆。用於動態分配內存。
第四個是棧。用於存放局部變量。
總體的結構例如以下圖：
程序運行的過程：建立虛擬空間（分配一個頁文件夾）-> 建立虛擬空間與可運行文件映射（頁文件夾項指向磁盤的程序） -> 跳到程序入口 -> 缺頁異常-> 在內存中尋找空暇頁。將相應的頁換入 -> 建立映射 -> 開始運行。