elf

准备工作

准备一个c文件:
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ELF文件结构:

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ELF header

elf的头,存放了一些描述性的信息
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e_hsize:elf header的大小,这里是0x40, 64byte
e_shoff:节头表(sht)相对于0x0的偏移,这里是0x2b0,也就是说第688个字节开始就是节头表
e_shentzie:sht一个表项的大小,这里是0x40,64byte
e_shnum:sht有多少个表项,这里是0xb,11个
用readelf -h命令可以清晰的看到elf header的信息:


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Section Header Table

节头表,每一个表项存放了对应节的描述信息
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sh_name:节的名字,这里第一个是.text,第二个是.data;0x21是指向sh string table中某个字符串的索引;string table就是字符串的集合:xxxx'\0'xxx'\0'...,sh string table就是section header的string table
这里节的名字就从sh string table中索引为0x21的位置开始读,读到'\0'为止
sh_type,sh_flags:这两个东西表明了这个节的一些性质或者说属性
sh_offset:当前节0x0的偏移,这里是0x50,可以看到第一个节的偏移是0x40,紧接着elf header(无视第0个)
sh_size: 节的大小,这里是0x10
sh_entsize:如果当前节是一个表,那么这个字段表示一个表项的大小,这里是0

使用readelf -S 可以查看sht的信息:
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同时可以看到.symtab的sh_entsize是0x18,sh_size是0x120,说明.symtab有0xc = 12个表项,使用readelf -s(小写)查看确实如此
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strtab

字符串常量池

从sht截图中可以看到shstrtable的起始位置应当是0xe8,大小是0x54,也就是说string table的范围是[0xe8, 0xe8 + 0x54 - 1 = 0x13b],看一下这个位置是什么数据
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我们之前说第二个节的名字是.data,0xe8 + 0x21 = 0x109,确实是对应着".data"的ascii

一张结构图:
IMG_030B26E57457-1.jpeg

symtab

symbol table,符号表,存放 程序中定义和引用的函数和全局变量的信息

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我们通过readelf -S可以看到sht的所有表项,发现.symtab的起始位置为0x140,通过readelf -s可以看到符号表的所有表项如下:
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发现我们自己定义的数据是从第八项开始,由此可以计算出起始地址0x140 + 0x18 * 8 = 0x200,那么[0x200, 0x200 + 0x18 * 4 - 1 = 0x25f]就是我们关心的数据:
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st_name:符号的名字,同样是strtab的索引,由readelf -S可知strtab的起始地址为0x260,偏移0x08的字符串确实就是data1
st_shndx:当前符号所在节的索引,这里是0x2,也就是.data节,偏移为0x50 (前一个是.text,偏移为0x40)
st_value:在st_shndx指向节的offset (在.common下含义不同)
st_size:符号代表值的大小,这里是8byte;由此也可以看出,在编程语言中的类型,实际上就是一个长度限制
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可以发现,data1的值为0x77777777ffffffff,与.c文件中匹配;由此只要给出任意一个symbol,都能找到他在elf中的位置
st_other:保留,都是0x0
st_info:这个字段占一个byte,高4位表示bind,第四位表示type;这两个东西结合起来描述了当前符号的一些性质(例如是变量还是函数,是否被static修饰等等。。。)
std_info定义:
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bind和type的取值:
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从图中可以看出data1的st_info是0x11,说明是一个全局变量

下面看一些不同的情况:


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a1:全局变量且初始化为零,对应object,global,.bss节
a2:全局变量初始化不为零,对应object,global,.data节
a3:static变量初始化不为零,对应object,local,.data节
a4:extern的全局全局变量,但是又没有找到相关的定义,所以type是NOTYPE(0),自然也是找不到所属在哪一节的,所以st_shndx是UND,这是一个宏,定义如下

/* Symbol table indices are found in the hash buckets and chain table
   of a symbol hash table section.  This special index value indicates
   the end of a chain, meaning no further symbols are found in that bucket.  */

#define STN_UNDEF 0 /* End of a chain.  */

b1:b1是一个未初始化的全局变量,对应object,global,?
在和别的文件一起链接时,如果能在别的文件中找到b1的定义为0,则?为.bss,如果不为零,则为.data,如果找不到则为.bss;由此发现?的内容无法确定,所以st_shndx写了COM(5),此时st_value也无法表示偏移了,而是表示当前符号代表的数据是按多少对齐

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