可执行映像文件通常由几部分构成,它们有什么特点?
可执行映像文件(如 ELF 文件在 Linux 系统中)是用于存储程序以便执行的文件格式,它们的结构设计用于有效地映射到系统内存中,以便执行。这些文件通常由几个主要部分构成,每个部分都承担特定的功能和特点:
- 头部(Header)
- 头部包含了描述整个文件的元数据,如文件的类型(是否可执行文件、共享库等)、机器类型(指定文件为哪种硬件设计)、程序入口点(指定程序开始执行的内存位置)和各种段的偏移量。
- 头部还包括文件的大小和版本信息,这些都是系统加载器需要的信息。
- 文本段(Text Segment)
- 文本段包含程序的机器代码,即实际执行的指令。这部分通常是只读的,以防止程序在运行时修改其指令。
- 因为是只读且包含代码,该段可以共享在多个进程之间,减少内存使用。
- 数据段(Data Segment)
- 数据段包含程序中需要初始化的全局变量和静态变量。与文本段不同,数据段在执行过程中可以读写。
- 这部分在程序启动时由内核初始化,通常根据程序中已初始化的数据来设置。
- BSS段(Block Started by Symbol)
- BSS段用于存储程序中未初始化的全局变量和静态变量。在程序加载到内存时,操作系统将此段的内容初始化为零。
- 这一部分不占用文件的存储空间(在磁盘上),只在内存中分配,以减少可执行文件的大小。
- 重定位表(Relocation Table)
- 如果程序代码或数据需要引用其他内存地址(如函数或变量地址),重定位表包含了所有必需的信息,以便在运行时调整这些引用。
- 重定位表使得程序能够在内存的任意位置运行,增加了灵活性。
- 符号表(Symbol Table)
- 符号表存储程序中函数和变量的名称,以及它们的地址。这对于调试非常有用。
- 符号表允许调试器和其他工具通过名称引用程序的各个部分。
- 调试信息
- 可选的调试信息可以被包含在文件中,提供更详细的程序内部结构信息,如源代码的行号。
- 这部分信息通常在产品发布版本中被剥离,以减少文件大小和保护源代码信息。
这些组成部分使得可执行文件既高效又灵活,能够支持复杂的程序行为,如动态链接、即时重定位和系统级优化。