一步步编写操作系统 47 elf格式文件分析实验
在上一节中，我们讲述了elf格式的部分理论知识，为什么是部分呢？因为我们本着“够用”的原则，只把我们需要了解的部分说完啦。不过，我相信大部分同学仅仅凭上一节中的理论知识还是领悟不到elf本质，咱们在本节开始分析前面咱们写过的“内核”，让大家看清elf文件的每一个字节。
为了让大家看清楚elf文件内部，咱们要用之前的xxd命令，为了方便使用，如很久很久以前所述，已经将其封装成了xxd.sh脚本，参数1是待查看的文件名，参数2是文件内的起始字节，参数3是查看的连续字节数。脚本是逐字节输出文件的内容。脚本内容很简单，就是xxd命令而已：xxd -u -a -g 1 -s $2 -l $3 $1，您也看到了，参数比较多，弄成脚本完全是为了避免每次复杂的参数键入。为了让大家方便使用，我已经将其放到了tool目录下，脚本中有参数说明，这里不再列出。下面是用此脚本处理kernel.bin的输出，见图
之前我们就用过多次xxd命令啦，对于输出想必大家一定很熟悉啦。脚本的输出大概分了三部分，最左边的一列是16进制的地址，或者称为偏移量最为恰当。中间这一大块矩阵似的16进制数字是文件中的内容，每两位16进制数字为一字节，每行共16个字节。最右边那一列，含有点点的、偶尔伴有可读字符的部分是字符显示区，这部分将内容按照字符编码显示，当然，前提肯定得是可打印字符，控制字符肯定不行，所以只要不是可显示的字符便显示为‘.’。
为了方便大家查看elf文件中各部分属性，我在各属性下面用下划线予以区分。其中，细下划线属于elf header的范围，粗下划线属于program header table程序头表的范围。在各范围之中的各属性，又以明显的下划线分隔，相信大家一定能一目了然。
咱们按照从上到下的顺序，先从细下划线的elf header部分说起。
第一行是e_ident数组，前4字节是固定的elf魔数，正如您看到的，它们是0x7f、和字符ELF的ascii:0x45、0x4c、0x46。所以您在显示区看到了ELF的三个字符。紧跟其后的三个1分别是e_ident[4]、e_ident[5]、e_ident[6]三个成员，代表的意义是32位elf文件、小端字节序、当前版本。后面的9个00是e_ident[7]~ e_ident[15]，这些确实都已经初始化为0。
现在看第二行。
第1个下划线处的内容是02 00，由于是小端字节序，所以其值为0x0002。以下为方便陈述，只说该字节序所表示的数值。这个是e_type属性，它占2字节，值为2表示类型为ET_EXEC，即可执行文件（有兴趣的同学可以自行查看linux下的.o目标文件，其e_type类型是值为1的ET_REL，即待重定位类型）。
本行的第2个下划线处的内容是0x0003，占2字节。该位置是e_machine属性，即EM_386，表示该elf文件是运行在Intel 80386平台。
第3个下划线处的内容是0x00000001，占4字节。该位置是e_version属性，即版本信息。
第4个下划线处的内容是0xc0001500，占4字节，该位置是e_entry属性，即程序的虚拟入口地址。
第5个下划线处的内容是0x00000034，占4字节，该位置是e_phoff属性，表示program header table程序头表在文件中的偏移量，这里的偏移量是0x34。
现在看第三行。
第1个下划线处的内容是0x0000055c，占4字节，该位置是e_shoff，表示section header table节头表在文件内的偏移量，这里的值为0x55c，表示在本文件偏移0x55c字节处为节头表。之前说过啦，若没有节头表，此处便为0。
第2个下划线处的内容是0x00000000，占4字节，该位置是e_flags属性。
第3个下划线处的内容是0x0034，占2字节，该位置是e_ehsize属性，表示elf header大小是0x34字节。这和前面e_phoff属性值大小一致，可见，程序头表紧跟着elf header之后。
第4个下划线处的内容是0x0020，占2字节，该位置是e_phentsize属性，即program header的结构：struct Elf32_Phdr的字节大小，值为0x20字节。
第5个下划线处的内容是0x0002，占2字节，该位置是e_phnum属性，即程序头表中段的个数，这里为2个段。
第6个下划线处的内容是0x0028，占2字节，该位置是e_shentsize属性，即节头表中各个节的大小。
现在看第四行。
第1个下划线处的内容是0x0006，占2字节，该位置是e_shnum属性，即节头表中节的个数，这里表示有6个节。
第2个下划线处的内容是0x0003，占2字节，该位置是e_shstrndx属性，即string name table在节头表中的索引为3。
现在开始分析粗下划线范围的程序头表部分。
从第4行到第8行是程序头表的范围，前面说过啦，程序头表中共有2个段，每个段大小是0x20字节。这有两个粗下划线，每个占0x20字节。大家注意图中，在两个粗下划线间有个小竖线，这是用来区分两个段的。竖线左右两边各是一个段。
下面咱们按照struct Elf32_Phdr结构来分析，该结构中每个属性都占4字节，不再赘述。现在还是继续说图的第4行。
第1个粗下划线值为0x00000001，该位置是p_type属性，值为1，即表示PT_LOAD类型，可加载程序段，由于kernel.bin已经是链接后的可执行程序啦，所以，这PT_LOAD类型符合我们的认知。
第2个粗下划线值为0x00000000，该位置是p_offset属性，表示本段在文件内的偏移量。这个偏移量为0，似乎很奇怪，这表示该段的起始是从文件头开始也算起啦，文件开头的部分不是elf header吗？不是代码啊，这是要闹哪样？好吧，到底是什么情况，一会咱们细说。
第3个粗下划线值为0xc0001000，该位置是p_vaddr属性，表示本段被加载到内存后的起始虚拟地址。看到这里，似乎觉得上面的p_offset为0有那么一点合理啦，结合elf header中的e_entry的值为0xc0101500，不知您想到了点什么。咱们先把剩下的说完。
第4个粗下划线值为0xc0001000，该位置是p_paddr属性，它通常和p_vaddr值一致，但该属性是保留项，咱们不用关注。
第5个粗下划线值为0x00000505，该位置是p_filesz属性，表示本段在文件中的字节大小。
第6个粗下划线值也应该是0x00000505，该位置是p_memsz属性，表示本段在内存中的大小，因为段无论在哪里，逻辑大小是不变的，故该值等于p_filesz。
第7个粗下划线值为0x00000005，该位置是p_flags属性，表示与本段相关的标志。5=4+1=PF_R+PF_X，在此表示可读，可执行，根据此属性，我们推测此段为代码段。
第8个粗下划线值为0x00001000，该位置是p_align属性，表示本段对齐的方式。
第一个段咱们说完了，第二个段这里就不解释啦，留着大家自己练手吧。
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