文章目錄

• SimpleSection.o 的結構
• • 代碼段 .text
  • 數據段 .data和只讀數據段 .rodata
  • .bss段
  • 其他段

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??????今天來了解一下在編譯過程中所產生的的目標文件的具體結構。（Ubuntu-20.04 64位虛擬機）

??????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 編譯之后得到目標文件 SimpleSection.o 。下面就在這個目標文件上來分析。

SimpleSection.o 的結構

?????? 使用 binutils 的工具 objdump 來查看目標文件的結構，運行命令：objdump -h SimpleSection.o 將目標文件各個段的基本信息打印出來：

?????? 關于段的幾個重要屬性：Size 表示段的長度，File off 表示段的位置，每個段的第2行中的 “CONTENTS” 表示該段在文件中存在。在 bss 段中沒有 “CONTENTS” ，表示該段在目標文件中不存在。.note.GNU-stack 堆棧段的長度為0，在這里忽略掉它，認為它也不存在。

?????? 用 size 命令可以查看 ELF 文件的代碼段、數據段和 bss 段的長度（dec 表示3個段長度的和的十進制，hex表示長度和的十六進制） 如下圖。

??????為什么 size 和 objdump 查看目標文件的 .text 段的大小不一樣呢？
??????因為size默認是運行在"Berkeley compatibility mode"下。在這種模式下，會將不可執行的擁有"ALLOC"屬性的只讀段歸到.text段下，很典型的就是.rodata段。而在我們這個例子中，使用 size 命令得到的 text 段長度 = .text + .rodata + .note.gnu.property + .eh_frame 。如果你使用"size -A obj.o"，那么size會運行在"System V compatibility mode"，此時，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器指令經常被放在代碼段中。通過使用 -s -d 參數的 objdump 命令將所有段以十六進制的形式打印出來（-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容：

??????Contents of section .text 就是將 .text 的數據以十六進制方式打印出來，總共 0x5f 字節，與前面我們得到的 .text 段長度相符合，最左邊一列表示偏移量，中間四列為十六進制內容，最右邊一列是 .text 的ASDII 碼形式。對照下面的反匯編結果，可以得到，.text 段中包含的正是SimpleSection.c 中兩個函數 func1() 和 main() 的指令。其中 func1() 函數在前，main() 在后。

數據段 .data和只讀數據段 .rodata

??????.data 段保存的是那些已經初始化了的全局靜態變量和局部靜態變量。在我們這個例子 SimpleSection.c 中，global_init_var 和 static_var 是已經初始化過的，每個變量 4 個字節，一共 8 個字節被存儲到 .data 段中。在這里采用小端法來存儲，.data 段中前四個字節為 5400 0000 ，轉換為十進制為 84；后四個字節為 5500 0000 ，轉換為十進制為 85。分別與這兩個變量的值一一對應。

??????.rodata 段中存放的是只讀數據，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 中調用 printf 時，用到了一個字符串常量 “%d\n”，它是一種只讀數據，被存儲到 .rodata 段中。.rodata 段中的四個字節 2564 0a00 分別對應的是字符 ‘%’、‘d’、’\n’ 和 ‘\0’ 。

??????有時候編譯器也會將字符串常量放在 .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變量，在上述代碼中，global_uninit_var 和 static_var2 是未被初始化過的，它們被存放在 .bss 段中，更準確的來講，是在 .bss 段為它們預留空間。可以認為未初始化過的變量值為0，而存儲 0 是沒有必要的。.bss 段沒有實際內容，所以它在可執行文件中也不占據空間。

??????上面得到的 .bss 段大小為 4 個字節，與變量 global_uninit_var 和 static_var2 的大小之和 8 個字節不符。實際上通過符號表（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，只是一個未定義的 “COMMON 符號”。這和不同的語言不同的編譯器有關，有的編譯器會將 全局未初始化變量 存放在目標文件 .bss 段中，有些則不存放，只是預留一個 未定義的全局變量符號，等到最終鏈接為可執行文件時再在 .bss 段中分配空間。原則上來講，可以簡單的認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變量（編譯單元內部可見）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。.其余兩個段 .note.gnu.property 和 .eh_frame 在此不做說明。

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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