ELF(5)

ИМЯ
elf - формат исполняемых и компонуемых файлов (ELF)

ОБЗОР
#include <elf.h>

ОПИСАНИЕ
В заголовочном файле <elf.h> определён формат ELF для исполняемых двоичных файлов. К таким файлам относятся обычные исполняемые файлы, перемещаемые объектные файлы, core-файлы и общие объекты.

Исполняемый файл в формате ELF состоит из заголовка ELF, таблицы заголовков программы или таблицы заголовков разделов (или обеих таблиц). Заголовок ELF всегда расположен в начале файла. Расположение таблицы заголовков программы и таблицы заголовков разделов задаётся в заголовке ELF. В этих двух таблицах описывается всё остальное содержимое файла.

Данный заголовочный файл описывает вышеупомянутые заголовки в виде структур C, а также включает описание структур динамических разделов, разделов перемещений и таблиц символов.

  Базовые типы
Для каждой N-битной архитектуры используются следующие типы (N=32,64; ElfN может быть Elf32 или Elf64; uintN_t может быть uint32_t или uint64_t):

    ElfN_Addr       Беззнаковый адрес программы, uintN_t
    ElfN_Off        Беззнаковое смещение в файле, uintN_t
    ElfN_Section    Беззнаковый индекс раздела, uint16_t
    ElfN_Versym     Беззнаковые данные о версии символа, uint16_t
    Elf_Byte        unsigned char
    ElfN_Half       uint16_t
    ElfN_Sword      int32_t
    ElfN_Word       uint32_t
    ElfN_Sxword     int64_t
    ElfN_Xword      uint64_t

(Замечание: В *BSD используется немного другая терминология. Так, Elf64_Half — удвоенный Elf32_Half, а Elf64Quarter — uint16_t. Чтобы не путаться, далее эти типы заменены на их явные типы.)

Все структуры данных этого формата файлов следуют «естественному» размеру и принципам выравнивания соответствующего класса. Если требуется, структуры данных содержат явно указанные заполнители (padding) для выравнивания по 4-м байтам для 4-байтовых объектов, для доведения размера структур до кратного 4-м и т. д.

  Заголовок ELF (Ehdr)
Заголовок ELF описывается типом Elf32_Ehdr или Elf64_Ehdr:

    #define EI_NIDENT 16
    typedef struct {
        unsigned char e_ident[EI_NIDENT];
        uint16_t      e_type;
        uint16_t      e_machine;
        uint32_t      e_version;
        ElfN_Addr     e_entry;
        ElfN_Off      e_phoff;
        ElfN_Off      e_shoff;
        uint32_t      e_flags;
        uint16_t      e_ehsize;
        uint16_t      e_phentsize;
        uint16_t      e_phnum;
        uint16_t      e_shentsize;
        uint16_t      e_shnum;
        uint16_t      e_shstrndx;
    } ElfN_Ehdr;

Значения полей:

e_ident
    Массив байт, описывающий как воспринимать файл, не зависит от типа процессора или остального содержимого файла. Всё в массиве описывается макросами, начинающимися с префикса EI_, которые могут иметь значения, начинающиеся с префикса ELF. Определены следующие макросы:

    EI_MAG0
        Первый байт отличительного (magic) числа. Должен быть заполнен ELFMAG0. (0: 0x7f)

    EI_MAG1
        Второй байт отличительного числа. Должен быть заполнен ELFMAG1. (1: 'E')

    EI_MAG2
        Третий байт отличительного числа. Должен быть заполнен ELFMAG2. (2: 'L')

    EI_MAG3
        Четвёртый байт отличительного числа. Должен быть заполнен ELFMAG3. (3: 'F')

    EI_CLASS
        В пятом байте задаётся архитектура двоичного файла:

        ELFCLASSNONE
            Неправильный класс.
        ELFCLASS32
            32-битная архитектура. Поддерживаются машины с файлами и виртуальным адресным пространством до 4 гигабайт.
        ELFCLASS64
            64-битная архитектура.

    EI_DATA
        В шестом байте задаётся порядок кодирования данных в файле, используемый в процессоре. В настоящее время поддерживаются:

        ELFDATANONE
            Неизвестный формат данных.
        ELFDATA2LSB
            Обратный порядок байт (little-endian) в дополнительном коде.
        ELFDATA2MSB
            Прямой порядок байт (big-endian) в дополнительном коде.

    EI_VERSION
        В седьмом байте указывается номер версии спецификации ELF:

        EV_NONE
            Неправильный номер версии.
        EV_CURRENT
            Текущая версия.

    EI_OSABI
        В восьмом байте указывается тип операционной системы и двоичного интерфейса приложений (ABI), для которой предназначен объект. Некоторые поля в других структурах ELF имеют флаги и значения, зависящие от платформы; интерпретация таких полей определяется значением данного байта. Пример:

        ELFOSABI_NONE
            Тоже что и ELFOSABI_SYSV.
        ELFOSABI_SYSV
            UNIX System V ABI
        ELFOSABI_HPUX
            HP-UX ABI
        ELFOSABI_NETBSD
            NetBSD ABI
        ELFOSABI_LINUX
            Linux ABI
        ELFOSABI_SOLARIS
            Solaris ABI
        ELFOSABI_IRIX
            IRIX ABI
        ELFOSABI_FREEBSD
            FreeBSD ABI
        ELFOSABI_TRU64
            TRU64 UNIX ABI
        ELFOSABI_ARM
            ABI архитектуры ARM
        ELFOSABI_STANDALONE
            Автономный (встраиваемый) ABI

    EI_ABIVERSION
        В девятом байте указывается версия ABI, для которой предназначен объект. Это поле используется для разграничения несовместимых версий ABI. Интерпретация данного номера версии зависит от ABI, указанного в поле EI_OSABI. В приложениях, удовлетворяющих данной спецификации, используется значение 0.

    EI_PAD
        Начало заполнителя. Эти байты зарезервированы и устанавливаются в ноль. Программы, читающие заголовок, должны игнорировать их. Значение EI_PAD будет изменено, если понадобится задействовать неиспользуемые в данный момент байты.

    EI_NIDENT
        Размер массива e_ident.

e_type
    В этом поле структуры содержится тип объектного файла:

    ET_NONE
        Неизвестный тип.
    ET_REL
        Перемещаемый файл.
    ET_EXEC
        Исполняемый файл.
    ET_DYN
        Динамический объект.
    ET_CORE
        Файл типа core.

e_machine
    В этом поле содержится значение требуемой для файла архитектуры. Пример:

    EM_NONE
        Неизвестная машинная архитектура
    EM_M32
        AT&T WE 32100
    EM_SPARC
        Sun Microsystems SPARC
    EM_386
        Intel 80386
    EM_68K
        Motorola 68000
    EM_88K
        Motorola 88000
    EM_860
        Intel 80860
    EM_MIPS
        MIPS RS3000 (только с прямым порядком байт)
    EM_PARISC
        HP/PA
    EM_SPARC32PLUS
        SPARC с расширенным набором инструкций
    EM_PPC
        PowerPC
    EM_PPC64
        PowerPC, 64-битная
    EM_S390
        IBM S/390.
    EM_ARM
        Advanced RISC Machines.
    EM_SH
        Renesas SuperH.
    EM_SPARCV9
        SPARC v9, 64-битная
    EM_IA_64
        Intel Itanium.
    EM_X86_64
        AMD x86-64.
    EM_VAX
        DEC Vax

e_version
    В этом поле содержится версия файла:

    EV_NONE
        Неправильный номер версии
    EV_CURRENT
        Текущая версия

e_entry
    В этом поле содержится виртуальный адрес, по которому система должна передать управление для запуска процесса. Если в файле нет такой точки входа, то значение поля равно 0.

e_phoff
    В этом поле содержится файловое смещение в байтах для таблицы заголовков программы. Если в файле нет таблицы заголовков программы, то значение поля равно 0.

e_shoff
    В этом поле содержится файловое смещение в байтах для таблицы заголовков разделов. Если в файле нет таблицы заголовков разделов, то значение поля равно 0.

e_flags
    В этом поле содержатся специфичные для процессора флаги, относящиеся к файлу. Имена флагов имеют вид: EF_машинный_флаг. В настоящее время нет ни одного предопределённого флага.

e_ehsize
    В этом поле содержится размер заголовка ELF в байтах.

e_phentsize
    В этом поле содержится размер в байтах одного элемента таблицы заголовков программы в файле; все элементы имеют одинаковый размер.

e_phnum
    В этом поле содержится количество элементов в таблице заголовков программы. Таким образом, произведение e_phentsize и e_phnum даёт размер таблицы в байтах. Если в файле нет заголовков программы, то e_phnum содержит 0.

    Если количество элементов в таблице заголовков программы больше или равно PN_XNUM (0xffff), это поле содержит значение PN_XNUM (0xffff) и реальное количество элементов таблицы заголовков программы хранится в поле sh_info начального элемента таблицы заголовков разделов. Иначе поле sh_info начального элемента содержит ноль.

    PN_XNUM
        Имеет значение 0xffff, самое большое количество, которое может иметь e_phnum, показывает, где расположено реальное количество заголовков программы.

e_shentsize
    В этом поле содержится размер в байтах одного элемента таблицы заголовков разделов; все элементы имеют одинаковый размер.

e_shnum
    В этом поле содержится количество элементов в таблице заголовков разделов. Таким образом, произведение e_shentsize и e_shnum даёт размер таблицы разделов в байтах. Если в файле нет заголовков разделов, то e_shnum содержит 0.

    Если количество элементов в таблице заголовков разделов больше или равно SHN_LORESERVE (0xff00), то значение e_shnum равно и реальное количество элементов таблицы заголовков разделов хранится в поле sh_size начального элемента таблицы заголовков разделов. Иначе поле sh_size начального элемента таблицы заголовков разделов имеет значение ноль.

e_shstrndx
    В этом поле содержится индекс элемента в таблице заголовков разделов, указывающий на строковую таблицу названий разделов. Если в файле нет строковой таблицы названий разделов, то это поле содержит значение SHN_UNDEF.

    Если индекс строки имён разделов в таблице разделов больше или равен SHN_LORESERVE (0xff00), то в этом поле содержится значение SHN_XINDEX (0xffff) и реальный индекс строки имён разделов в таблице разделов хранится в поле sh_link начального элемента таблицы заголовков разделов. Иначе поле sh_link начального элемента таблицы заголовков разделов имеет значение ноль.

  Заголовок программы (Phdr)
Таблица заголовков программы исполняемого или совместно используемого объектного файла представляет собой массив структур, каждая из которых описывает сегмент или содержит другую информацию, необходимую системе для подготовки программы к выполнению. Сегмент объектного файла содержит один или более разделов. Заголовки программы нужны только для исполняемых и совместно используемых объектных файлов. Размер заголовков программы указывается в файле в заголовке ELF в полях e_phentsize и e_phnum. Заголовок программы ELF описывается типом Elf32_Phdr или Elf64_Phdr, в зависимости от архитектуры:

    typedef struct {
        uint32_t   p_type;
        Elf32_Off  p_offset;
        Elf32_Addr p_vaddr;
        Elf32_Addr p_paddr;
        uint32_t   p_filesz;
        uint32_t   p_memsz;
        uint32_t   p_flags;
        uint32_t   p_align;
    } Elf32_Phdr;

    typedef struct {
        uint32_t   p_type;
        uint32_t   p_flags;
        Elf64_Off  p_offset;
        Elf64_Addr p_vaddr;
        Elf64_Addr p_paddr;
        uint64_t   p_filesz;
        uint64_t   p_memsz;
        uint64_t   p_align;
    } Elf64_Phdr;

Основным отличием между 32-битным и 64-битным программным заголовком в структуре является расположение поля p_flags.

p_type
    Это поле структуры определяет, какой тип сегмента описывает этот элемент массива или как воспринимать информацию данного элемента массива.

    PT_NULL
        Элемент массива не используется и значения других полей не определены. Это позволяет иметь в заголовке программы игнорируемые элементы.

    PT_LOAD
        Элемент массива определяет загружаемый сегмент, описываемый p_filesz и p_memsz. Байты из файла проецируются в начало сегмента памяти. Если размер сегмента памяти p_memsz больше чем размер файла p_filesz, то определяются "дополнительные" байты, содержащие значение 0, и их располагают за инициализированной областью сегмента. Размер файла не может быть больше размера памяти. Элементы загружаемых сегментов в таблице заголовков программы располагаются в порядке возрастания, их сортируют по полю p_vaddr.

    PT_DYNAMIC
        Элемент массива указывает на данные с информацией по динамической компоновке.

    PT_INTERP
        Элемент массива указывает на данные о расположении и размере пути (завершается null) вызываемого интерпретатора. Этот тип сегмента имеет смысл только для исполняемых файлов (хотя может быть и в динамических объектных файлах). Однако, в файле он не может указываться более одного раза. Если он задан, то должен находиться перед всеми элементами загружаемых сегментов.

    PT_NOTE
        Элемент массива указывает на расположение заметок (ElfN_Nhdr).

    PT_SHLIB
        Данный тип сегмента зарезервирован, но имеет неопределённую семантику. Программы, в которых есть элемент массива такого типа, не соответствуют ABI.

    PT_PHDR
        Элемент массива, если есть, указывает на расположение и размер самой таблицы заголовков программы, и в файле и в образе программы в памяти. Данный тип сегмента не может встречаться в файле более одного раза. Кроме того, он может задаваться только если таблица заголовков программы является частью образа программы в памяти. Если он задан, то должен находиться до элементов загружаемых сегментов.

    PT_LOPROC, PT_HIPROC
        Значения из диапазона [PT_LOPROC, PT_HIPROC] (не включая) зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики.

    PT_GNU_STACK
        Расширение GNU, используемое ядром Linux для управления состоянием стека через флаги, настраивается в поле p_flags.

p_offset
    Это поле содержит смещение от начала файла, по которому располагается первый байт сегмента.

p_vaddr
    Это поле содержит виртуальный адрес, по которому располагается первый байт сегмента в памяти.

p_paddr
    В системах, для которых важна физическая адресация, это поле зарезервировано для физического адреса сегмента. В BSD это поле не используется и должно быть равно нулю.

p_filesz
    В этом поле содержится число байт занимаемое сегментом в файле. Оно может быть равно нулю.

p_memsz
    В этом поле содержится число байт занимаемое сегментом в памяти. Оно может быть равно нулю.

p_flags
    В этом поле содержится битовая маска флагов соответствующего сегмента:

    PF_X
        Исполняемый сегмент.
    PF_W
        Сегмент доступен для записи.
    PF_R
        Сегмент доступен для чтения.

    Сегмента кода (text segment) обычно имеет флаги PF_X и PF_R. Сегмент данных обычно имеет флаги PF_X, PF_W и PF_R.

p_align
    В этом поле содержится значение согласно которому сегменты выровнены в памяти и в файле. У загружаемых сегментов процесса значения p_vaddr и p_offset должны быть кратны размеру страницы. Величины ноль и один означают, что выравнивание не требуется. В противном случае значение p_align должно быть положительным числом кратным степени двойки, а значение p_vaddr должно быть равно p_offset и кратным p_align.

  Заголовок раздела (Shdr)
По таблице заголовков разделов можно найти расположение всех разделов в файле. Она представляет собой массив структур Elf32_Shdr или Elf64_Shdr. На начало таблицы заголовков разделов в файле указывает поле e_shoff заголовка ELF (в байтах). В e_shnum содержится количество элементов таблицы заголовков разделов. В e_shentsize содержится размер каждого элемента в байтах.

Индекс элемента в таблице заголовков разделов указывает в этот массив. Некоторые индексы элемента в таблице заголовков разделов зарезервированы: начальный элемент и индексы от SHN_LORESERVE и до SHN_HIRESERVE. Начальный элемент используется в расширениях ELF для e_phnum, e_shnum and e_strndx; в других случаях, каждое поле начального элемента равно нулю. В объектном файле нет разделов с этими специальными индексами:

SHN_UNDEF
    Этим значением помечается неопределённая, отсутствующая, неприменимая, или другая нецелесообразная ссылка на раздел.

SHN_LORESERVE
    Это значение задаёт нижнюю границу диапазона зарезервированных индексов.

SHN_LOPROC, SHN_HIPROC
    Значения, больше диапазона [PT_LOPROC, PT_HIPROC] (включительно) зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики.

SHN_ABS
    Это значение указывает на абсолютное значение соответствующей ссылки. Например, символы, определённые относительно раздела с номером SHN_ABS, имеют абсолютные значения и не подвержены перемещению.

SHN_COMMON
    Символы, определённые относительно такого раздела, являются общими символами, такими как Fortran COMMON или нераспределённые внешние переменные C.

SHN_HIRESERVE
    Этим значением определяется верхняя граница диапазона зарезервированных индексов. В системе зарезервированы индексы между SHN_LORESERVE и SHN_HIRESERVE включительно. В таблице заголовков разделов нет элементов с зарезервированными индексами.

Заголовок раздела имеет следующую структуру:

    typedef struct {
        uint32_t   sh_name;
        uint32_t   sh_type;
        uint32_t   sh_flags;
        Elf32_Addr sh_addr;
        Elf32_Off  sh_offset;
        uint32_t   sh_size;
        uint32_t   sh_link;
        uint32_t   sh_info;
        uint32_t   sh_addralign;
        uint32_t   sh_entsize;
    } Elf32_Shdr;

    typedef struct {
        uint32_t   sh_name;
        uint32_t   sh_type;
        uint64_t   sh_flags;
        Elf64_Addr sh_addr;
        Elf64_Off  sh_offset;
        uint64_t   sh_size;
        uint32_t   sh_link;
        uint32_t   sh_info;
        uint64_t   sh_addralign;
        uint64_t   sh_entsize;
    } Elf64_Shdr;

Существенной разницы между 32-битными и 64-битными заголовками разделов нет.

sh_name
    В этом поле указывается название раздела. Его значением является индекс в строковой таблице заголовков разделов, дающий расположение строки, заканчивающейся null.

sh_type
    В этом поле содержится тип содержимого раздела, определяющий смысл.

    SHT_NULL
        Этим значением помечают неактивные разделы в заголовке. У такого элемента нет привязанного раздела. Значения других полей заголовка раздела не определены.

    SHT_PROGBITS
        Этот раздел содержит информацию, задаваемую программой; её формат и смысл полностью определяется программой.

    SHT_SYMTAB
        В этом разделе содержится таблица символов. Обычно, раздел SHT_SYMTAB предоставляет символы для редактирования связей, хотя также может использоваться при динамической компоновке. Являясь полной таблицей символов может содержать символы, не требуемые для динамической компоновки. Объектный файл также может содержать раздел SHT_DYNSYM.

    SHT_STRTAB
        В этом разделе содержится таблица строк. В объектном файле может быть несколько разделов с таблицами строк.

    SHT_RELA
        В этом разделе содержатся элементы перемещения с явными добавками, такими как тип Elf32_Rela для 32-битного класса объектных файлов. Объектный файл может иметь несколько разделов перемещений.

    SHT_HASH
        В этом разделе содержится хэш-таблица символов. Объект, участвующий в динамической компоновке, должен иметь хэш-таблицу символов. В объектном файле должна быть только одна хэш-таблица.

    SHT_DYNAMIC
        В этом разделе содержится информация по динамической компоновке. В объектном файле должен быть только один динамический раздел.

    SHT_NOTE
        В этом разделе содержатся заметки (ElfN_Nhdr).

    SHT_NOBITS
        Разделы этого типа не занимают пространства в файле, но слегка напоминают SHT_PROGBITS. Несмотря на то, что байт в нём нет, поле sh_offset содержит умозрительное файловое смещение.

    SHT_REL
        В этом разделе содержатся элементы перемещения без явных добавок, таких как тип Elf32_Rela для 32-битного класса объектных файлов. Объектный файл может иметь несколько разделов перемещений.

    SHT_SHLIB
        Данный тип сегмента зарезервирован, но имеет неопределённую семантику.

    SHT_DYNSYM
        В этом разделе содержится минимальный набор символов для динамической компоновки. В объектном файле также может быть раздел SHT_SYMTAB.

    SHT_LOPROC, SHT_HIPROC
        Значения из диапазона SHT_LOPROC, SHT_HIPROC] (включительно) зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики.

    SHT_LOUSER
        Это значение указывает на нижнюю границу диапазона индексов, зарезервированного для пользовательских программ.

    SHT_HIUSER
        Это значение указывает на нижнюю границу диапазона индексов, зарезервированного для пользовательских программ. Разделы с типами, имеющими значение между SHT_LOUSER и SHT_HIUSER, могут использоваться приложениями не конфликтуя с имеющимися или будущими типами разделов, определяемых системой.

sh_flags
    В этом поле указываются различные атрибуты раздела, задаваемые в виде однобитных флагов. Если бит флага установлен в sh_flags, то атрибут "активен" для раздела. Иначе атрибут "выключен" или не применяется. Не указанные атрибуты сбрасываются в ноль.

    SHF_WRITE
        В разделе содержатся данные, к которым при работе процесса нужен доступ на запись.

    SHF_ALLOC
        Этот раздел занимает память при работе процесса. Некоторые управляющие разделы не располагаются в образе памяти объектного файла. Этот атрибут выключен у таких разделов.

    SHF_EXECINSTR
        Этот раздел содержит исполняемые машинные инструкции.

    SHF_MASKPROC
        Все биты этой маски зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики.

sh_addr
    Если этот раздел появляется в образе памяти процесса, то это поле содержит адрес, по которому должен располагаться первый байт раздела. Иначе поле содержит ноль.

sh_offset
    В этом поле содержится смещение в байтах от начала файла до первого байта раздела. Раздел типа SHT_NOBITS не занимает места в файле и его поле sh_offset содержит умозрительное размещение в файле.

sh_size
    В этом поле содержится размер раздела в байтах. За исключением раздела с типом SHT_NOBITS, все разделы занимают sh_size байт в файле. Раздел с типом SHT_NOBITS может иметь ненулевой размер, но места в файле не занимает.

sh_link
    В этом поле содержится ссылка-индекс в таблицу заголовков раздела, а интерпретация зависит от типа раздела.

sh_info
    В этом поле содержится дополнительная информация, чья интерпретация зависит от типа раздела.

sh_addralign
    Некоторые разделы имеют требования по выравниванию адресов. Если раздел содержит двойное слово, то система должна произвести выравнивание по двойному слову всего раздела. То есть, значение sh_addr должно быть таким, чтобы при делении по модулю sh_addralign получался ноль. Разрешены только ноль и положительные степени двойки. Значение 0 или 1 означают, что раздел не имеет требований по выравниванию.

sh_entsize
    В некоторых разделах содержатся таблицы с элементами одинакового размера, например, таблица символов. Для таких разделов в данном поле указывается размер в байтах каждого элемента. Если раздел содержит таблицу с элементами разного размера, то это поле равно нулю.

Программа и управляющая информация содержится в различных разделах:

.bss
    В этом разделе содержатся неинициализированные данные, которые вносятся в образ программы в памяти. По определению, в начале выполнения программы система инициализирует эти данные нулями. Этот раздел имеет тип SHT_NOBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_WRITE.

.comment
    В этом разделе содержится управляющая информация о версии. Он имеет тип SHT_PROGBITS и не имеет атрибутов.

.ctors
    В этом разделе содержатся инициализированные указатели функций-конструкторов C++. Он имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_WRITE.

.data
    В этом разделе содержатся инициализированные данные, которые вносятся в образ программы в памяти. Он имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_WRITE.

.data1
    В этом разделе содержатся инициализированные данные, которые вносятся в образ программы в памяти. Он имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_WRITE.

.debug
    В этом разделе содержится информация для символьной отладки. Формат содержимого не определён. Этот раздел имеет тип SHT_PROGBITS и не имеет атрибутов.

.dtors
    В этом разделе содержатся инициализированные указатели функций-деструкторов C++. Он имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_WRITE.

.dynamic
    В этом разделе содержится информация о динамической компоновке. К атрибутам раздела будет добавлен бит SHF_ALLOC. В зависимости от процессора может быть установлен бит SHF_WRITE. Этот раздел имеет тип SHT_DYNAMIC.

.dynstr
    В этом разделе содержатся строки, необходимые для динамической компоновки; чаще всего это строки, представляющие имена, связанные с элементами таблицы символов. Этот раздел имеет тип SHT_STRTAB и атрибут SHF_ALLOC.

.dynsym
    В этом разделе содержится таблица символов для динамической компоновки. Этот раздел имеет тип SHT_DYNSYM и атрибут SHF_ALLOC.

.fini
    В этом разделе содержатся исполняемые инструкции, которые вносятся в код завершения процесса. При нормальном завершении программы система передаёт выполнение коду из этого раздела. Этот раздел имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_EXECINSTR.

.gnu.version
    В этом разделе содержится таблица версий символов, массив элементов ElfN_Half. Данный раздел имеет тип SHT_GNU_versym и атрибут SHF_ALLOC.

.gnu.version_d
    В этом разделе содержатся определения версий символов, таблица структур ElfN_Verdef. Данный раздел имеет тип SHT_GNU_verdef и атрибут SHF_ALLOC.

.gnu.version_r
    В этом разделе содержатся версии символов необходимых элементов, таблица структур ElfN_Verneed. Данный раздел имеет тип SHT_GNU_versym и атрибут SHF_ALLOC.

.got
    В этом разделе содержится таблица глобальных перемещений. Он имеет тип SHT_PROGBITS. Набор используемых атрибутов зависит от процессора.

.hash
    В этом разделе содержится хэш-таблица символов. Он имеет тип SHT_HASH и атрибут SHF_ALLOC.

.init
    В этом разделе содержатся исполняемые инструкции, которые вносятся в код инициализации процесса. Когда программа запускается, система передаёт выполнение коду из этого раздела до вызова основной программы. Данный раздел имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_EXECINSTR.

.interp
    В этом разделе содержится путь к интерпретатору программы. Если файл имеет загружаемый сегмент, который включает раздел, то в атрибуты раздела будет добавлен бит SHF_ALLOC. Иначе этот бит будет обнулён. Данный раздел имеет тип SHT_PROGBITS.

.line
    В этом разделе содержатся информация о номерах строк для символьной отладки, которая описывает соответствие между исходным кодом программы и машинным кодом. Формат содержимого не определён. Данный раздел имеет тип SHT_PROGBITS и не имеет атрибутов.

.note
    В этом разделе содержатся различные заметки. Он имеет тип SHT_NOTE. Типы атрибутов атрибутов не используются.

.note.ABI-tag
    Этот раздел используется для объявления ожидаемой образом ELF среды выполнения (runtime) ABI. Здесь может указываться имя операционной системы и её версии среды выполнения. Данный раздел имеет тип SHT_NOTE. Используется только атрибут SHF_ALLOC.

.note.gnu.build-id
    Данный раздел используется для хранения ID, который уникально отождествляет содержимое образа ELF. Разные файлы с одинаковым ID сборки должны содержать одинаковое исполняемого содержимое. Подробней смотрите в описании параметра --build-id компоновщика GNU (ld (1)). Данный раздел имеет тип SHT_NOTE. Используется только атрибут SHF_ALLOC.

.note.GNU-stack
    Этот раздел используется в объектных файлах Linux для объявления атрибутов стека. Данный раздел имеет тип SHT_PROGBITS и единственный атрибут SHF_EXECINSTR. Он указывает компоновщику GNU на необходимость объектного файла иметь исполняемый стек.

.note.openbsd.ident
    Обычно, этот раздел содержится а собственных исполняемых файлах OpenBSD для их идентификации, что используется ядром для пропуска тестирования на необходимость эмуляции двоичных файлов ELF при загрузке файла.

.plt
    В этом разделе содержится таблица компоновки процедур. Он имеет тип SHT_PROGBITS. Набор используемых атрибутов зависит от процессора.

.relИМЯ
    В этом разделе содержится информация о перемещениях, описываемая далее. Если файл имеет загружаемый сегмент, включающий перемещение, то в атрибуты раздела добавится бит SHF_ALLOC. Иначе этот бит будет обнулён. По соглашению, «ИМЯ» указывает на раздел, к которому применяются перемещения. То есть раздел перемещений для .text обычно называется .rel.text. Данный раздел имеет тип SHT_REL.

.relaNAME
    В этом разделе содержится информация о перемещениях, описываемая далее. Если файл имеет загружаемый сегмент, включающий перемещение, то в атрибуты раздела добавится бит SHF_ALLOC. Иначе этот бит будет обнулён. По соглашению, «ИМЯ» указывает на раздел, к которому применяются перемещения. То есть раздел перемещений для .text обычно называется .rela.text. Данный раздел имеет тип SHT_RELA.

.rodata
    В этом разделе содержатся данные, доступные только для чтения, которые обычно вносятся в недоступный для записи сегмент образа процесса. Этот раздел имеет тип SHT_PROGBITS и атрибут SHF_ALLOC.

.rodata1
    В этом разделе содержатся данные, доступные только для чтения, которые обычно вносятся в недоступный для записи сегмент образа процесса. Этот раздел имеет тип SHT_PROGBITS и атрибут SHF_ALLOC.

.shstrtab
    В этом разделе содержатся имена разделов. Он имеет тип SHT_STRTAB и не имеет атрибутов.

.strtab
    В этом разделе содержатся строки, чаще всего представляющие имена, связанные с элементами таблицы символов. Если файл имеет загружаемый сегмент, который включает таблицу строк символов, то к разделу атрибутов будет добавлен бит SHF_ALLOC. Иначе этот бит будет обнулён. Данный раздел имеет тип SHT_STRTAB.

.symtab
    В этом разделе содержится таблица символов. Если файл имеет загружаемый сегмент, который включает таблицу символов, то к разделу атрибутов будет добавлен бит SHF_ALLOC. Иначе этот бит будет обнулён. Данный раздел имеет тип SHT_SYMTAB.

.text
    В этом разделе содержится "код (text)", то есть исполняемые инструкции программы. Он имеет тип SHT_PROGBITS и атрибуты SHF_ALLOC и SHF_EXECINSTR.

  Таблицы строк и символов
В разделах с таблицами строк содержатся символьные последовательности, завершающиеся null, которые обычно называются строками. Объектный файл использует эти строки для имён символов и разделов. Он ссылается на строку посредством индекса в разделе таблицы строк. В первом байте с нулевым индексом задаётся байт null ('\0'). Подобно этому, для обеспечения завершения null всех строк последний байт таблицы строк также содержит байт null.

В таблице символов объектного файла содержится информация, необходимая для обнаружения и перемещения определённых в программе символов и ссылок. Индекс таблицы символов указывает на элемент из этого массива.

    typedef struct {
        uint32_t      st_name;
        Elf32_Addr    st_value;
        uint32_t      st_size;
        unsigned char st_info;
        unsigned char st_other;
        uint16_t      st_shndx;
    } Elf32_Sym;

    typedef struct {
        uint32_t      st_name;
        unsigned char st_info;
        unsigned char st_other;
        uint16_t      st_shndx;
        Elf64_Addr    st_value;
        uint64_t      st_size;
    } Elf64_Sym;

32-битная и 64-битная версии имеют одинаковые поля, различен только их порядок.

st_name
    В этом поле содержится индекс на элемент в таблице строк символов объектного файла, которая содержит символьное представление имён символов. Если значение не равно нулю, то это индекс таблицы строк, по которому определяется имя символа. Иначе символ не имеет имени.

st_value
    В этом поле содержится значение соответствующего символа.

st_size
    Со многими символами связываются определённые размеры. Это поле имеет значение ноль, если символ не имеет размера или его размер неизвестен.

st_info
    В этом поле задаётся тип символа и атрибуты привязки:

    STT_NOTYPE
        Тип символа не определён.

    STT_OBJECT
        Символу соответствует объект данных.

    STT_FUNC
        Символу соответствует функция или другой исполняемый код.

    STT_SECTION
        Символу соответствует раздел. Элементы таблицы символов этого типа существуют, прежде всего, для перемещения и обычно имеют привязки STB_LOCAL.

    STT_FILE
        По соглашению, имя символа назначается согласно имени файла исходного кода для соответствующего объектного файла. Файловый символ имеет привязки STB_LOCAL, его индекс раздела SHN_ABS, и он предваряется другим символом STB_LOCAL файла, если он есть.

    STT_LOPROC, STT_HIPROC
        Значения из диапазона [STT_LOPROC, STT_HIPROC] (включительно) зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики.

    STB_LOCAL
        Локальные символы невидимы вне объектного файла, содержащего их определения. Локальные символы с теми же именами могут существовать в нескольких файлах не мешая друг другу.

    STB_GLOBAL
        Глобальные символы видимы во всех объектных файлах после объединения. Определение глобального символа в одном файле будет разрешать неопределённую ссылку в другом файле для того же символа.

    STB_WEAK
        Слабые символы (weak symbols) похожи на глобальные символы, но их определения имеют меньший приоритет.

    STB_LOPROC, STB_HIPROC
        Значения из диапазона [STB_LOPROC, STB_HIPROC] (включительно) зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики.

    Макросы для упаковки и распаковки полей привязки и типа:

    ELF32_ST_BIND(info), ELF64_ST_BIND(info)
        Извлекают привязку из значения st_info.

    ELF32_ST_TYPE(info), ELF64_ST_TYPE(info)
        Извлекают тип из значения st_info.

    ELF32_ST_INFO(bind, type), ELF64_ST_INFO(bind, type)
        Преобразуют привязку и тип в значение st_info.

st_other
    Этим полем определяется видимость символа.

    STV_DEFAULT
        Правила видимости символов по умолчанию. Глобальные и слабые символы доступны в других модулях; ссылки в локальном модуле могут помещаться определениями в других модулях.
    STV_INTERNAL
        Скрытый класс, зависящий от процессора.
    STV_HIDDEN
        Символ недоступен в других модулях; ссылки в локальном модуле всегда указывают на локальный символ (то есть, символ не может помещаться определениями в других модулях).
    STV_PROTECTED
        Символ доступен в других модулях, то ссылки в локальном модуле всегда указывают на локальный символ.

    Эти макросы служат для извлечения типа видимости:

    ELF32_ST_VISIBILITY(other) или ELF64_ST_VISIBILITY(other)

st_shndx
    Каждый элемент таблицы символов «определён» в отношении к некоторому разделу. Это поле содержит соответствующий индекс таблицы заголовков разделов.

  Элементы перемещений (Rel & Rela)
Перемещение — это процесс соединения символьных ссылок с символьными определениями. Перемещаемые файлы должны иметь информацию, которая описывает как нужно изменить их содержимое разделов, чтобы позволить исполняемым и динамическим объектным файлам содержать корректную информацию для образа процесса программы. Для этого существуют перемещения.

Перемещаемые структуры, которым не нужна добавка:

    typedef struct {
        Elf32_Addr r_offset;
        uint32_t   r_info;
    } Elf32_Rel;

    typedef struct {
        Elf64_Addr r_offset;
        uint64_t   r_info;
    } Elf64_Rel;

Перемещаемые структуры, которым нужна добавка:

    typedef struct {
        Elf32_Addr r_offset;
        uint32_t   r_info;
        int32_t    r_addend;
    } Elf32_Rela;

    typedef struct {
        Elf64_Addr r_offset;
        uint64_t   r_info;
        int64_t    r_addend;
    } Elf64_Rela;

r_offset
    В этом поле задаётся расположение, по которому применяется действие по перемещению. Для файла, допускающего перемещения, значением является байтовое смещение от начала раздела до хранимого элемента, подвергаемого перемещению. Для исполняемого файла или динамического объекта значением является виртуальный адрес хранимого элемента, подвергаемого перемещению.

r_info
    В этом поле указывается индекс таблицы символов с соблюдением того, что нужно выполнить перемещение и тип применяемого перемещения. Типы перемещений зависят от архитектуры процессора. Когда в коде есть ссылка на тип перемещения элемента перемещения или индекс таблицы символов, то имеется в виду результат применения ELF[32|64]_R_TYPE или ELF[32|64]_R_SYM, соответственно, к полю r_info.

r_addend
    В этом поле указывается константа-добавка, используемая для вычисления значения, хранимого в поле перемещения.

  Динамические метки (Dyn)
В разделе .dynamic содержится несколько структур, в которых содержится информация по динамической компоновке. Полем d_tag контролируется интерпретация d_un.

    typedef struct {
        Elf32_Sword    d_tag;
        union {
            Elf32_Word d_val;
            Elf32_Addr d_ptr;
        } d_un;
    } Elf32_Dyn;
    extern Elf32_Dyn _DYNAMIC[];

    typedef struct {
        Elf64_Sxword    d_tag;
        union {
            Elf64_Xword d_val;
            Elf64_Addr  d_ptr;
        } d_un;
    } Elf64_Dyn;
    extern Elf64_Dyn _DYNAMIC[];

d_tag
    В этом поле могут содержаться следующие значения:

    DT_NULL
        Этим значением помечается конец динамического раздела

    DT_NEEDED
        Смещение в таблице строк на имя необходимой библиотеки

    DT_PLTRELSZ
        Размер в байтах элементов перемещений PLT

    DT_PLTGOT
        Адрес PLT и/или GOT

    DT_HASH
        Адрес хэш-таблицы символов

    DT_STRTAB
        Адрес таблицы строк

    DT_SYMTAB
        Адрес таблицы символов

    DT_RELA
        Адрес таблицы перемещений Rela

    DT_RELASZ
        Размер в байтах таблицы перемещений Rela

    DT_RELAENT
        Размер в байтах элемента таблицы перемещений Rela

    DT_STRSZ
        Размер в байтах таблицы строк

    DT_SYMENT
        Размер в байтах элемента таблицы строк

    DT_INIT
        Адрес функции инициализации

    DT_FINI
        Адрес функции окончания

    DT_SONAME
        Смещение в таблице строк для имени динамического объекта

    DT_RPATH
        Смещение в таблице строк для пути поиска (устарело)

    DT_SYMBOLIC
        Уведомление для компоновщика, что нужно искать этот динамический объект до поиска символов в исполняемом файле

    DT_REL
        Адрес таблицы перемещений Rel

    DT_RELSZ
        Размер в байтах таблицы перемещений Rel

    DT_RELENT
        Размер в байтах элемента таблицы Rel

    DT_PLTREL
        Тип элемента перемещения, на который ссылается PLT (Rela или Rel)

    DT_DEBUG
        Не определено, используется для отладки

    DT_TEXTREL
        Отсутствие этого элемента указывает, что перемещения не должны применяться к сегменту, недоступному на запись

    DT_JMPREL
        Адрес элементов перемещений, связанных исключительно с PLT

    DT_BIND_NOW
        Указать динамическому компоновщику, что нужно обработать все перемещения до передачи управления исполняемому файлу

    DT_RUNPATH
        Смещение в таблице строк для пути поиска библиотек

    DT_LOPROC, DT_HIPROC
        Значения из диапазона [DT_LOPROC, DT_HIPROC] (включительно) зарезервированы для процессорно-ориентированной семантики

d_val
    В этом поле указываются целые (integer) значения различного смысла.

d_ptr
    В этом поле указываются программные виртуальные адреса. При интерпретации данных адресов, реальные адреса должны вычисляться на основе оригинального значения из файла и базового адреса памяти. Файлы не содержат перемещаемых элементов для местоположения этих адресов.

_DYNAMIC
    Массив, содержащий все динамические структуры в разделе .dynamic. Автоматически заполняется компоновщиком.

  Заметки (Nhdr)
В заметки ELF можно добавлять произвольную информацию для использования в системе. В основном, это используется в файлах core (e_type равно ET_CORE), но многие проекты определяют свои собственные наборы расширений. Например, набор инструментов GNU использует заметки ELF для передачи информации компоновщика в библиотеку C.

В разделах заметок содержатся последовательности заметки (смотрите определение struct далее). Каждая заметка сопровождается полем имени (длина определяется в n_namesz) и полем дескриптора (длина задаётся в n_descsz) и начинается с адреса, кратного 4 байтам. Оба поля не определены в структуре из-за их произвольной длины.

Пример разбора двух последовательных заметок должен разъяснить их расположение в памяти:

    void *memory, *name, *desc;
    Elf64_Nhdr *note, *next_note;
    /* буфер, указывающий на начало раздела/сегмента */
    note = memory;
    /* если имя определено, то после него идёт заметка */
    name = note->n_namesz == 0 ? NULL : memory + sizeof(*note);
    /* если дескриптор определён, то за ним идёт имя
       (выровненное) */
    desc = note->n_descsz == 0 ? NULL :
           memory + sizeof(*note) + ALIGN_UP(note->n_namesz, 4);
    /* следующая заметка с обоими полями (с выравниванием) */
    next_note = memory + sizeof(*note) +
                         ALIGN_UP(note->n_namesz, 4) +
                         ALIGN_UP(note->n_descsz, 4);

Следует иметь в виду, что интерпретация n_type зависит от пространства имён, определённого в поле n_namesz field. Если поле n_namesz не задано (например, равно 0), то есть два набора заметок: один для файлов core files и другой для всех остальных типов ELF. Если пространство имён неизвестно, то инструменты, обычно, по умолчанию также используют эти наборы заметок.

    typedef struct {
        Elf32_Word n_namesz;
        Elf32_Word n_descsz;
        Elf32_Word n_type;
    } Elf32_Nhdr;

    typedef struct {
        Elf64_Word n_namesz;
        Elf64_Word n_descsz;
        Elf64_Word n_type;
    } Elf64_Nhdr;

n_namesz
    Длина имени поля в байтах. Содержимое идёт в памяти сразу за заметкой. Имя заканчивается null. Например, если имя «GNU», то n_namesz будет равно 4.

n_descsz
    Длина дескриптора поля в байтах. Содержимое идёт в памяти сразу за именем поля.

n_type
    В зависимости от значения имени поля, этот член может содержать следующие значения:

    Файлы core (e_type = ET_CORE)
        Заметки используются всеми файлами core. Их формат определяется ОС или архитектурой и часто требует плотного взаимодействия ядра, библиотек C и отладчиков. Они используются при умолчательном пространстве имён (т. е., n_namesz равно 0) или когда пространство имён неизвестно.

        NT_PRSTATUS
            структура prstatus
        NT_FPREGSET
            структура fpregset
        NT_PRPSINFO
            структура prpsinfo
        NT_PRXREG
            структура prxregset
        NT_TASKSTRUCT
            структура задачи
        NT_PLATFORM
            Строка из sysinfo(SI_PLATFORM)
        NT_AUXV
            массив auxv
        NT_GWINDOWS
            структура gwindows
        NT_ASRS
            структура asrset
        NT_PSTATUS
            структура pstatus
        NT_PSINFO
            структура psinfo
        NT_PRCRED
            структура prcred
        NT_UTSNAME
            структура utsname
        NT_LWPSTATUS
            структура lwpstatus
        NT_LWPSINFO
            структура lwpinfo
        NT_PRFPXREG
            структура fprxregset
        NT_SIGINFO
            siginfo_t (в дальнейшем, размер может увеличиться)
        NT_FILE
            Содержит информацию об отображённых файлах
        NT_PRXFPREG
            user_fxsr_struct
        NT_PPC_VMX
            Регистры PowerPC Altivec/VMX
        NT_PPC_SPE
            Регистры PowerPC SPE/EVR
        NT_PPC_VSX
            Регистры PowerPC VSX
        NT_386_TLS
            слоты TLS в i386 (struct user_desc)
        NT_386_IOPERM
            битовая карта ввода-вывода в x86 (1=запрещено)
        NT_X86_XSTATE
            расширенное состояние x86, использующее xsave
        NT_S390_HIGH_GPRS
            верхние половинки регистров s390
        NT_S390_TIMER
            регистр таймера s390
        NT_S390_TODCMP
            регистр сравнивателя часов time-of-day (TOD) s390
        NT_S390_TODPREG
            программируемый регистр time-of-day (TOD) s390
        NT_S390_CTRS
            управляющие регистры s390
        NT_S390_PREFIX
            регистр префикса s390
        NT_S390_LAST_BREAK
            адрес прерывающего события s390
        NT_S390_SYSTEM_CALL
            данные системного вызова перезапуска s390
        NT_S390_TDB
            блок диагностики транзакции s390
        NT_ARM_VFP
            регистры VFP/NEON в ARM
        NT_ARM_TLS
            регистр TLS в ARM
        NT_ARM_HW_BREAK
            регистры аппаратного прерывания в ARM
        NT_ARM_HW_WATCH
            регистры аппаратного слежения в ARM
        NT_ARM_SYSTEM_CALL
            Номер системного вызова ARM

    n_name = GNU
        Расширения, используемый инструментами GNU.

        NT_GNU_ABI_TAG
            Информация ABI операционной системы (OS). Поле дескриптора содержит 4 слова:

            •   слово 0: дескриптор ОС (ELF_NOTE_OS_LINUX, ELF_NOTE_OS_GNU и так далее)`
            •   слово 1: основной номер версии ABI
            •   слово 2: вспомогательный номер версии ABI
            •   слово 3: дополнение к вспомогательному номеру версии ABI

        NT_GNU_HWCAP
            Синтетическая информация hwcap. Поле дескриптора начинается 2 словами:

            •   слово 0: количество элементов
            •   слово 1: битовая маска включённых элементов

            Далее следуют элементы произвольной длины и один байт после строки имени hwcap, заканчивающейся null. В байте определён номер бита, который нужно тестировать для проверки включённости, (1U << бит) & битовая маска.

        NT_GNU_BUILD_ID
            Уникальный идентификатор сборки, генерируемый GNU ld(1), запущенной с параметром --build-id. Дескриптор содержит произвольное ненулевое количество байт.

        NT_GNU_GOLD_VERSION
            В поле дескриптора записывается использованная версия компоновщика GNU Gold.

    Умолчательное/неизвестное пространство имён (e_type != ET_CORE)
        Они используются при умолчательном пространстве имён (т. е., n_namesz равно 0) или когда пространство имён неизвестно.

        NT_VERSION
            Строка версии неопределённого вида
        NT_ARCH
            Информация об архитектуре

ЗАМЕЧАНИЯ
Впервые ELF появился в System V. Формат ELF является утверждённым стандартом.

Расширения для e_phnum, e_shnum и e_strndx соответствующих расширений Linux. Также они поддерживаются в Sun, BSD и AMD64; дополнительную информацию смотрите в разделе "СМОТРИТЕ ТАКЖЕ".

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
as(1), elfedit(1), gdb(1), ld(1), nm(1), objdump(1), patchelf(1), readelf(1), size(1), strings(1), strip(1), execve(2), dl_iterate_phdr(3), core(5)

Hewlett-Packard, Формат объектных файлов Elf-64.

Santa Cruz Operation, Двоичный интерфейс приложений System V.

UNIX System Laboratories, «Объектные файлы», Формат исполняемых и компонуемых файлов (ELF).

Sun Microsystems, Руководстве по компоновщику и библиотекам (Linker and Libraries Guide).

черновик ABI AMD64, Дополнение к двоичному интерфейсу приложений System V процессорной архитектуры AMD64 (System V Application Binary Interface AMD64 Architecture Processor Supplement).