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目标文件（如 .o 或 .obj）是编译器生成的中间文件，其结构遵循 ELF（Linux）或 COFF（Windows）格式。以下是其核心段（Section）和关键机制的详细解析：
1. 目标文件的典型段结构
| 段名 | 存储内容 | 作用 |
|---|---|---|
| .text | 可执行机器指令（函数代码） | 存放编译后的二进制指令（如成员函数、静态函数） |
| .data | 已初始化的全局/静态变量 | 存储显式初始化的数据（如 int x = 5;） |
| .bss | 未初始化的全局/静态变量（清零） | 仅记录变量大小，不占磁盘空间（运行时由系统初始化为0） |
| .rodata | 只读数据（字符串常量、虚表、RTTI） | 存储不可修改的数据（如 const char* str = "Hello";） |
| .symtab | 符号表（函数、变量名及地址） | 记录符号的元信息，供链接器解析跨文件引用 |
| .rel.text | 代码段的重定位信息 | 标记 .text 中需要修正的指令（如 call 的目标地址） |
| .rel.data | 数据段的重定位信息 | 标记 .data 中需要修正的指针（如跨文件的全局变量引用） |
| .debug | 调试信息（DWARF 格式） | 供调试器使用（如行号、变量类型），发布版可剥离 |
| .eh_frame | 异常处理信息（栈展开） | 支持 C++ 异常机制（如 try/catch） |
2. 符号表（.symtab）详解
(1) 符号表的组成
符号表记录所有 函数、全局变量、静态变量 的信息，每条记录包含：
-
符号名（如
_ZN7MyClass8funcEv，C++ 名称修饰后的名称） -
符号值（临时地址，通常是段内偏移）
-
符号类型（函数
FUNC、数据OBJECT、未定义UND） -
绑定属性（全局
GLOBAL、局部LOCAL） -
所属段（如
.text、.data）
(2) 符号表示例
bash
readelf -s example.o
输出：
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name1: 00000000 10 FUNC GLOBAL DEFAULT 1 _ZN7MyClass8funcEv2: 00000000 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT UND _Z3foov
-
Value=00000000：临时地址（链接后修正）。 -
Ndx=1：符号属于.text段（通过节头表索引确定）。 -
UND：未定义符号（需链接时解析）。
(3) 符号表的作用
-
链接阶段：解析跨文件引用（如
main.o调用lib.o的函数）。 -
调试阶段：映射机器码到源码符号（如
addr2line工具）。
3. 重定位表（.rel.text / .rel.data）详解
(1) 重定位的用途
-
修正代码段（
.text）和数据段（.data）中的 临时地址，使其指向正确的最终地址。 -
解决跨文件引用问题（如调用其他
.o文件的函数）。
(2) 重定位条目结构
每个条目包含：
-
偏移量（Offset）：需修正的指令/数据在段内的位置。
-
类型（Type）：如何修正（如绝对地址、相对偏移）。
-
符号（Symbol）：目标符号名。
(3) 重定位表示例
bash
readelf -r example.o
输出：
Relocation section '.rel.text': OFFSET TYPE SYMBOL 00000005 R_X86_64_PC32 _Z3foov
-
OFFSET=0x05：call指令的操作数位于.text段偏移0x05处。 -
TYPE=R_X86_64_PC32：需修正为 相对地址（目标地址 - 下条指令地址）。 -
SYMBOL=_Z3foov：修正目标是函数foo()。
(4) 重定位过程
-
链接器 合并所有
.text段，分配最终地址（如foo()的地址为0x401200）。 -
计算修正值：
-
对于
R_X86_64_PC32：修正值 = 目标地址（0x401200） - 下条指令地址（0x401005 + 5 = 0x40100A） = 0x1F6
-
-
修改指令：
asm
; 修正前（目标文件） call 0x00000000 ; 修正后（可执行文件） call 0x1F6 ; 实际编码为 E8 F6 01 00 00
4. 代码段（.text）与数据段（.data/.bss）
(1) 代码段（.text）
-
内容：所有函数的机器码（如
main()、MyClass::func()）。 -
特点：
-
只读可执行（防代码注入）。
-
函数调用通过
call指令实现（地址由重定位修正）。
-
(2) 数据段（.data）
-
内容：已初始化的全局/静态变量（如
int x = 42;）。 -
特点：
-
可读写，占用磁盘空间（存储初始值）。
-
加载到内存的 数据段。
-
(3) BSS 段（.bss）
-
内容：未初始化的全局/静态变量（如
int y;）。 -
特点：
-
不占用磁盘空间（仅记录大小）。
-
运行时由系统初始化为0，加载到内存的 BSS 段。
-
5. 动态链接的特殊处理
(1) 全局偏移表（GOT）
-
存储动态库中符号的绝对地址（如
printf）。 -
首次访问时由动态链接器填充。
(2) 过程链接表（PLT）
-
实现 延迟绑定，首次调用函数时触发动态链接器解析地址。
asm
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call printf@plt ; 首次调用跳转到 PLT
6. 关键总结
| 组件 | 作用 | 示例工具命令 |
|---|---|---|
| .text | 存储可执行指令（函数代码） | objdump -d example.o |
| .data | 存储已初始化的全局/静态变量 | readelf -x .data example.o |
| .bss | 存储未初始化的全局/静态变量（运行时清零） | size example.o |
| .symtab | 记录符号名、类型、地址（供链接器使用） | readelf -s example.o |
| .rel.text | 标记代码段中需要修正的指令（如 call） | readelf -r example.o |
| .rel.data | 标记数据段中需要修正的指针（如跨文件变量引用） | objdump -r -j .data example.o |