深入理解计算机系统(CSAPP)
  • 本电子书信息
  • 出版信息
    • 出版者的话
    • 中文版序一
    • 中文版序二
    • 译者序
    • 前言
    • 关于作者
  • 第 1 章:计算机系统漫游
    • 1.1 信息就是位 + 上下文
    • 1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式
    • 1.3 了解编译系统如何工作是大有益处的
    • 1.4 处理器读并解释储存在内存中的指令
    • 1.5 高速缓存至关重要
    • 1.6 存储设备形成层次结构
    • 1.7 操作系统管理硬件
    • 1.8 系统之间利用网络通信
    • 1.9 重要主题
    • 1.10 小结
  • 第一部分:程序结构和执行
    • 第 2 章:信息的表示和处理
      • 2.1 信息存储
      • 2.2 整数表示
      • 2.3 整数运算
      • 2.4 浮点数
      • 2.5 小结
      • 家庭作业
    • 第 3 章:程序的机器级表示
      • 3.1 历史观点
      • 3.2 程序编码
      • 3.3 数据格式
      • 3.4 访问信息
    • 第 4 章:处理器体系结构
    • 第 5 章:优化程序性能
    • 第 6 章:存储器层次结构
  • 第二部分:在系统上运行程序
    • 第 7 章:链接
      • 7.1 编译器驱动程序
      • 7.2 静态链接
      • 7.3 目标文件
      • 7.4 可重定位目标文件
      • 7.5 符号和符号表
      • 7.6 符号解析
      • 7.7 重定位
      • 7.8 可执行目标文件
      • 7.9 加载可执行目标文件
      • 7.10 动态链接共享库
      • 7.11 从应用程序中加载和链接共享库
      • 7.12 位置无关代码
      • 7.13 库打桩机制
      • 7.14 处理目标文件的工具
      • 7.15 小结
      • 家庭作业
    • 第 8 章:异常控制流
      • 8.1 异常
      • 8.2 进程
      • 8.3 系统调用错误处理
      • 8.4 进程控制
      • 8.5 信号
      • 8.6 非本地跳转
      • 8.7 操作进程的工具
      • 8.8 小结
      • 家庭作业
    • 第 9 章:虚拟内存
      • 9.1 物理和虚拟寻址
      • 9.2 地址空间
      • 9.3 虚拟内存作为缓存的工具
      • 9.4 虚拟内存作为内存管理的工具
      • 9.5 虚拟内存作为内存保护的工具
      • 9.6 地址翻译
      • 9.7 案例研究:Intel Core i7 / Linux 内存系统
      • 9.8 内存映射
      • 9.9 动态内存分配
      • 9.10 垃圾收集
      • 9.11 C 程序中常见的与内存有关的错误
      • 9.12 小结
      • 家庭作业
  • 第三部分:程序间的交互和通信
    • 第 10 章:系统级 I/O
      • 10.1 Unix I/O
      • 10.2 文件
      • 10.3 打开和关闭文件
      • 10.4 读和写文件
      • 10.5 用 RIO 包健壮地读写
      • 10.6 读取文件元数据
      • 10.7 读取目录内容
      • 10.8 共享文件
      • 10.9 I/O 重定向
      • 10.10 标准 I/O
      • 10.11 综合:我该使用哪些 I/O 函数?
      • 10.12 小结
      • 家庭作业
    • 第 11 章:网络编程
      • 11.1 客户端—服务器编程模型
      • 11.2 网络
      • 11.3 全球 IP 因特网
      • 11.4 套接字接口
      • 11.5 Web 服务器
      • 11.6 综合:TINY Web 服务器
      • 11.7 小结
      • 家庭作业
    • 第 12 章:并发编程
      • 12.1 基于进程的并发编程
      • 12.2 基于 I/O 多路复用的并发编程
      • 12.3 基于线程的并发编程
      • 12.4 多线程程序中的共享变量
      • 12.5 用信号量同步线程
      • 12.6 使用线程提高并行性
      • 12.7 其他并发问题
      • 12.8 小结
      • 家庭作业
  • 附录 A:错误处理
  • 参考文献
  • 实验
    • 实验总览
      • 常见问题
    • 实验 1:Data Lab
      • README(讲师版)
      • README(学生版)
      • Writeup
    • 实验 2:Bomb Lab
      • README(讲师版)
      • Writeup
    • 实验 3:Attack Lab
    • 实验 4:Architechture Lab
    • 实验 5:Cache Lab
    • 实验 6:Performance Lab
    • 实验 7:Shell Lab
    • 实验 8:Malloc Lab
    • 实验 9:Proxy Lab
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在本页
  1. 第二部分:在系统上运行程序
  2. 第 7 章:链接

7.4 可重定位目标文件

上一页7.3 目标文件下一页7.5 符号和符号表

最后更新于4年前

图 7-3 展示了一个典型的 ELF 可重定位目标文件的格式。ELF 头(ELF header)以一个 16 字节的序列开始,这个序列描述了生成该文件的系统的字的大小和字节顺序。ELF 头剩下的部分包含帮助链接器语法分析和解释目标文件的信息。其中包括 ELF 头的大小、目标文件的类型(如可重定位、可执行或者共享的)、机器类型(如 X86-64)、节头部表(section header table)的文件偏移,以及节头部表中条目的大小和数量。不同节的位置和大小是由节头部表描述的,其中目标文件中每个节都有一个固定大小的条目(entry)。

夹在 ELF 头和节头部表之间的都是节。一个典型的 ELF 可重定位目标文件包含下面几个节:

  • .text:已编译程序的机器代码。

  • .rodata:只读数据,比如 printf 语句中的格式串和开关语句的跳转表。

  • .data:已初始化的全局和静态 C 变量。局部 C 变量在运行时被保存在栈中,既不岀现在 .data 节中,也不岀现在 .bss 节中。

  • .bss:未初始化的全局和静态 C 变量,以及所有被初始化为 0 的全局或静态变量。在目标文件中这个节不占据实际的空间,它仅仅是一个占位符。目标文件格式区分已初始化和未初始化变量是为了空间效率:在目标文件中,未初始化变量不需要占据任何实际的磁盘空间。运行时,在内存中分配这些变量,初始值为 0。

  • .symtab:一个符号表,它存放在程序中定义和引用的函数和全局变量的信息。一些程序员错误地认为必须通过 -g 选项来编译一个程序,才能得到符号表信息。实际上,每个可重定位目标文件在 .symtab 中都有一张符号表(除非程序员特意用 STRIP 命令去掉它)。然而,和编译器中的符号表不同,.symtab 符号表不包含局部变量的条目。

  • .rel.text:一个 .text 节中位置的列表,当链接器把这个目标文件和其他文件组合时,需要修改这些位置。一般而言,任何调用外部函数或者引用全局变量的指令都需要修改。另一方面,调用本地函数的指令则不需要修改。注意,可执行目标文件中并不需要重定位信息,因此通常省略,除非用户显式地指示链接器包含这些信息。

  • .rel.data:被模块引用或定义的所有全局变量的重定位信息。一般而言,任何已初始化的全局变量,如果它的初始值是一个全局变量地址或者外部定义函数的地址,都需要被修改。

  • .debug:一个调试符号表,其条目是程序中定义的局部变量和类型定义,程序中定义和引用的全局变量,以及原始的 C 源文件。只有以 - g 选项调用编译器驱动程序时,才 会得到这张表。

  • .line:原始 C 源程序中的行号和 .text 节中机器指令之间的映射。只有以 -g 选项调用编译器驱动程序时,才会得到这张表。

  • .strtab:一个字符串表,其内容包括 .symtab 和 .debug 节中的符号表,以及节头部中的节名字。字符串表就是以 null 结尾的字符串的序列。

旁注 - 为什么未初始化的数据称为 .bss

用术语 .bss 来表示未初始化的数据是很普遍的。它起始于 IBM 704 汇编语言(大约在 1957 年)中“块存储开始(Block Storage Start)”指令的首字母缩写,并沿用至今。一种记住 .data 和 .bss 节之间区别的简单方法是把 “bss” 看成是“更好地节省空间(Better Save Space)” 的缩写。

图 7-3 典型的 ELF 可重定位目标文件