剖析可执行文件ELF组成

相比.o的ELF格式，有哪些变化？

.rel.text和.rel.data消失了

为什么这两个节会消失？

链接器将各.o中同名的.text和.data节整合到一起时，会对整合后的.text和.data进行重定位。其实重定位时主要针对就是.text和.data节，不过这.text和.data节重定位时需要依赖.rel.text和.rel.data中的信息，一旦重定位结束后，这两个节的使命就完成了，自然也就会消失。

多出了两个节

init节

作用

这个节会提供_init等函数，专门用于实现程序的一些初始化。程序入口为_start，从_start开始执行后，在正式调用main函数之前，会先调用_init等函数进行程序的初始化（比如建立函数栈等等）。

init节怎么来的

回顾gcc链接的过程，

collect2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 //链接程序
-dynamic-linker /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 　　　　//动态链接器

crt1.o crti.o crtbegin.o 　　　　　　　　　　　　 //启动代码

         ccyIcm4A.o    　　　　　　　　　　　　　　　　 //自己程序的.o
         -lc      　　　　　　　　　　　　　　　　　　    //libc，常用c函数库——c标准库的子库
         crtend.o crtn.o 　　　　　　　　　　　　　　　 //扫尾代码

init节就是由gcc提供的crt1.o、crti.o、crtbegin.o等.o构建而来的。

“段头部表”节

重定位时，链接器根据“链接脚本文件”所给的运行地址，给.text/.data中指令和变量重定位运行地址时，这些“运行地址”只是链接时理论上安排的。当加载程序到内存中运行时，就需要将硬盘上所存放的程序，搬到“运行地址”所指定的内存位置，段头部表中的内容，就是用来辅助加载程序的。

“可执行目标文件”的各个节归类

程序最终运行时，需要搬到内存上的节有：ELF/.init/.text/.rodata/.data/.bss。搬到内存上什么位置呢？搬到重定位的“运行地址”所指定的位置。

ELF/.init/.text/.rodata：只读的存储段（代码段）

.data/.bss：可读可写存储段（静态数据段）。之所以称为静态数据段，是因为.data/.bss的空间规划，是在编译时就进行了理论安排，并不是程序运行起来才安排的，所以被称为静态数据段。

程序的加载、运行

编译得到可执行目标文件后，就可以将“可执行目标文件”加载“运行地址”所指的内存位置，然后运行了。不过这里还是要分两种情况来看，第一种是裸机运行的情况，第二种是基于OS虚拟内存运行的情况。

裸机的情况

使用专门针对裸机的编译器来编译程序，最后得到的就是可以在裸机上运行的可执行程序。加载裸机程序时，由专门的加载程序（加载软件）来实现的。

加载

其实加载的过程就是将“代码段”和“数据段”复制到内存上。裸机时，链接器重定位后的“运行地址”是真实的物理地址，加载时直接将“代码段”和“数据段”复制到物理内存中“运行地址”所指定的位置。裸机运行地址是多少，可以由我们程序员自己来定。裸机时就不是ELF格式头了，而是bin格式头。

运行

①CPU的PC（程序计数器）存放第一条指令_start的地址，也就是将PC指向第一条指令_start。pc是cpu的寄存器之一。

②从_start开始执行启动代码。

③启动代码调用_init等函数进行初始化。初始化有一件非常重要的事情就是，从内存划出一片空间出来用作堆和栈，因为空间是以堆和栈的方式来管理的，因此就称为堆和栈。

④启动代码调用main函数，main函数再调用各个子函数，我们自己写的代码就开始运行了。

⑤main函数调用return关键字，返回到启动代码。

对于裸机的来说，返回到启动代码就结束了。至于return的返回值，有没有返回值，对于裸机来说都没有什么影响。就算有返回值，将返回值返回给启动代码后，这个返回值对启动代码来说也没有什么意义。所以说，对于裸机来说，其实main函数的返回值没有什么意义，所以大家在学习单片机时候，以前的main函数的返回值都是void的。

void main(void)
{
    return;
}

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