gcc生成执行文件过程为:源文件(*.c文件)编译成对象文件(*.o文件);

链接程序ld，把对象文件(*.o文件)链接成可执行程序。

因此要透彻链接的过程， 需要先了解对象文件(*.o文件)是怎样构成的？

下面用个简单的例子来说明:

#includeint global_var=5;extern int other_file_var;int main(){ int a=1;

int b=a other_file_var; return 0;

}gcc -c test.c -o test.o 生成test.o;

查看test.o内容(vim test.o):

图1

看到的是一堆乱码，因为查看方式不对， 就像mp3格式的文件需要用音乐播放器才能播放一样，对象文件(*.o)是elf格式的， 需要用objdump, readelf 工具来查看。

从elf格式的官方文档，可以了解到elf格式文件的结构如下图所示:

图2

下面将一个个部分来分析。

1. ELF文件头(Header)分析

readelf -h test.o查看elf文件头部信息

主要字段的含义已在图中标识；

由Size of this headers可知，头部占用了64字节;

用hexdump -n 64 test.o 查看头部64字节数据内容(16进制格式);图中红框里的数据就是test.o文件的前64字节，也就是elf头部，对比上面两图，(图1)中的魔数7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 刚好与(图2)中的前16字节(小段编码)对应，后面每个字段的含义也是一一对应的;

头部信息结构可以参考/usr/include/elf.h 里ELf64_Ehdr, 32位的可以参考ELf32_Ehdr结构typedef struct{

unsigned char e_ident[EI_NIDENT];     /* Magic number and other info */

Elf64_Half    e_type;                 /* Object file type */

Elf64_Half    e_machine;              /* Architecture */

Elf64_Word    e_version;              /* Object file version */

Elf64_Addr    e_entry;                /* Entry point virtual address */

Elf64_Off     e_phoff;                /* Program header table file offset */

Elf64_Off     e_shoff;                /* Section header table file offset */

Elf64_Word    e_flags;                /* Processor-specific flags */

Elf64_Half    e_ehsize;               /* ELF header size in bytes */

Elf64_Half    e_phentsize;            /* Program header table entry size */

Elf64_Half    e_phnum;                /* Program header table entry count */

Elf64_Half    e_shentsize;            /* Section header table entry size */

Elf64_Half    e_shnum;                /* Section header table entry count */

Elf64_Half    e_shstrndx;             /* Section header string table index */} Elf64_Ehdr;由字段Start Of Section Header可知，在test.o文件的656字节处有一个'段的头部表'。

2. ELF段头部表(Section Header)分析

用readelf -S test.o查看'段的头部表'，在这个表里保存了文件里所有段的属性信息，如段的名字，段在文件的开始位置， 段的长度等:

图4

由图可知主要字段的含义已从图中标识；

段表的数据在偏离文件开始的0x290处，跟ELF Header Start Of Section Header字段保持一致;

这个段表里总共有12项，不同的项描述了不同段的属性；

2.1 text段

text段在偏离test.o文件开头0x40字节处，长度为0x20字节，用hexdump -s 0x40 -n 0x20 test.o，查看text段的16进制内容。

图5

然后objdump -d test.o 打印出程序的反汇编代码，

图6

由上面两图可知，text部分的数据恰好是main函数的机器码，也就是text段里保存的是代码段。

2.2 data段

data段在偏离test.o文件开头0x60字节处，长度为0x4字节，用hexdump -s 0x60 -n 0x4 test.o，查看data段的16进制内容，

图7

4个字节刚好是个int的长度，里面保存的数值是5，也就是全局变量global_var的值，验证了已初始化的全局变量保存在data段。

2.3 bss段

2.4 .rela.text (text的重定位段)

main函数里的global_var定义在别的文件，后面链接需要根据别的文件来确定它的虚拟内存地址，由于text中有需要重定位的变量，所以就有了.rela.text段。readelf -r test.o

图8

offset列表示需要重定位的符号在该段中的偏移，这里表示偏离text段0xd处;

info列高4个字节是该符号在.symtab中的索引，见下图;

图9

2.5 .symtab 符号表

图9

ndx列是该符号在段表中的索引：(1)比如global_var的索引为3，图4中索引3表示data段，

也就是说global_var这个符号在data段；(2)如果是“UND“则表示该符号定义在别的文件，需要重定位，重定位信息见“2.4 .rela.text”。

图10