文章目錄

• SimpleSection.o 的結(jié)構(gòu)
• • 代碼段 .text
  • 數(shù)據(jù)段 .data和只讀數(shù)據(jù)段 .rodata
  • .bss段
  • 其他段

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??????今天來(lái)了解一下在編譯過(guò)程中所產(chǎn)生的的目標(biāo)文件的具體結(jié)構(gòu)。（Ubuntu-20.04 64位虛擬機(jī)）

??????采用的源文件 SimpleSection.c 為：

int printf(const char* format,...);int global_init_var = 84; int global_uninit_var;void func1(int i) {printf("%d\n",i); }int main(void) {static int static_var = 85;static int static_var2;int a=1;int b;func1(static_var + static_var2 + a + b);return a; }

??????采用命令： gcc -c SimpleSection.c 編譯之后得到目標(biāo)文件 SimpleSection.o 。下面就在這個(gè)目標(biāo)文件上來(lái)分析。

SimpleSection.o 的結(jié)構(gòu)

?????? 使用 binutils 的工具 objdump 來(lái)查看目標(biāo)文件的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行命令：objdump -h SimpleSection.o 將目標(biāo)文件各個(gè)段的基本信息打印出來(lái)：

?????? 關(guān)于段的幾個(gè)重要屬性：Size 表示段的長(zhǎng)度，File off 表示段的位置，每個(gè)段的第2行中的 “CONTENTS” 表示該段在文件中存在。在 bss 段中沒(méi)有 “CONTENTS” ，表示該段在目標(biāo)文件中不存在。.note.GNU-stack 堆棧段的長(zhǎng)度為0，在這里忽略掉它，認(rèn)為它也不存在。

?????? 用 size 命令可以查看 ELF 文件的代碼段、數(shù)據(jù)段和 bss 段的長(zhǎng)度（dec 表示3個(gè)段長(zhǎng)度的和的十進(jìn)制，hex表示長(zhǎng)度和的十六進(jìn)制） 如下圖。

??????為什么 size 和 objdump 查看目標(biāo)文件的 .text 段的大小不一樣呢？
??????因?yàn)閟ize默認(rèn)是運(yùn)行在"Berkeley compatibility mode"下。在這種模式下，會(huì)將不可執(zhí)行的擁有"ALLOC"屬性的只讀段歸到.text段下，很典型的就是.rodata段。而在我們這個(gè)例子中，使用 size 命令得到的 text 段長(zhǎng)度 = .text + .rodata + .note.gnu.property + .eh_frame 。如果你使用"size -A obj.o"，那么size會(huì)運(yùn)行在"System V compatibility mode"，此時(shí)，用objdump -h和size顯示的.text段大小就差不多了，如下圖。

代碼段 .text

??????程序源代碼編譯之后的機(jī)器指令經(jīng)常被放在代碼段中。通過(guò)使用 -s -d 參數(shù)的 objdump 命令將所有段以十六進(jìn)制的形式打印出來(lái)（-s），并將所有包含指令的段反匯編（-d）。如下：

??????以及反匯編之后的代碼段內(nèi)容：

??????Contents of section .text 就是將 .text 的數(shù)據(jù)以十六進(jìn)制方式打印出來(lái)，總共 0x5f 字節(jié)，與前面我們得到的 .text 段長(zhǎng)度相符合，最左邊一列表示偏移量，中間四列為十六進(jìn)制內(nèi)容，最右邊一列是 .text 的ASDII 碼形式。對(duì)照下面的反匯編結(jié)果，可以得到，.text 段中包含的正是SimpleSection.c 中兩個(gè)函數(shù) func1() 和 main() 的指令。其中 func1() 函數(shù)在前，main() 在后。

數(shù)據(jù)段 .data和只讀數(shù)據(jù)段 .rodata

??????.data 段保存的是那些已經(jīng)初始化了的全局靜態(tài)變量和局部靜態(tài)變量。在我們這個(gè)例子 SimpleSection.c 中，global_init_var 和 static_var 是已經(jīng)初始化過(guò)的，每個(gè)變量 4 個(gè)字節(jié)，一共 8 個(gè)字節(jié)被存儲(chǔ)到 .data 段中。在這里采用小端法來(lái)存儲(chǔ)，.data 段中前四個(gè)字節(jié)為 5400 0000 ，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為 84；后四個(gè)字節(jié)為 5500 0000 ，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為 85。分別與這兩個(gè)變量的值一一對(duì)應(yīng)。

??????.rodata 段中存放的是只讀數(shù)據(jù)，一般是程序中的只讀變量（如 const 修飾的變量）和字符串常量。在 SimpleSection.c 中調(diào)用 printf 時(shí)，用到了一個(gè)字符串常量 “%d\n”，它是一種只讀數(shù)據(jù)，被存儲(chǔ)到 .rodata 段中。.rodata 段中的四個(gè)字節(jié) 2564 0a00 分別對(duì)應(yīng)的是字符 ‘%’、‘d’、’\n’ 和 ‘\0’ 。

??????有時(shí)候編譯器也會(huì)將字符串常量放在 .data 段中。

.bss段

??????.bss 段中存放的是未初始化的全局變量和局部靜態(tài)變量，在上述代碼中，global_uninit_var 和 static_var2 是未被初始化過(guò)的，它們被存放在 .bss 段中，更準(zhǔn)確的來(lái)講，是在 .bss 段為它們預(yù)留空間。可以認(rèn)為未初始化過(guò)的變量值為0，而存儲(chǔ) 0 是沒(méi)有必要的。.bss 段沒(méi)有實(shí)際內(nèi)容，所以它在可執(zhí)行文件中也不占據(jù)空間。

??????上面得到的 .bss 段大小為 4 個(gè)字節(jié)，與變量 global_uninit_var 和 static_var2 的大小之和 8 個(gè)字節(jié)不符。實(shí)際上通過(guò)符號(hào)表（Symbol Table）能夠看到，只有 static_var2 被放在了 .bss 段中，而 global_uninit_var 未被放在任何段，只是一個(gè)未定義的 “COMMON 符號(hào)”。這和不同的語(yǔ)言不同的編譯器有關(guān)，有的編譯器會(huì)將 全局未初始化變量 存放在目標(biāo)文件 .bss 段中，有些則不存放，只是預(yù)留一個(gè) 未定義的全局變量符號(hào)，等到最終鏈接為可執(zhí)行文件時(shí)再在 .bss 段中分配空間。原則上來(lái)講，可以簡(jiǎn)單的認(rèn)為全局未初始化變量被存放在 .bss 段中。但是未初始化的靜態(tài)變量（編譯單元內(nèi)部可見(jiàn)）的確是存放在 .bss 段中的。

其他段

??????.comment 段中存放的是編譯器版本信息。.其余兩個(gè)段 .note.gnu.property 和 .eh_frame 在此不做說(shuō)明。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的目标文件（.o）结构的简单了解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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