ELF 概述
ELF (Executable and Linkable Format, 可执行与可链接格式) 是一种为高级语言代码和数据提供的标准二进制表示格式。
常见的 ELF 文件可以分为三类：可重定位文件（.o）、共享目标文件（.so）以及可执行文件。
ELF 文件在设计上具有双重特性，它在编译链接期和运行加载期呈现出两种不同的视图：
- ELF header：描述文件的总体结构和元数据（如魔数、体系结构、入口地址等）。
- 链接视图 (Linking View)：以 Section（节） 为单位。提供给链接器 (Linker) 使用的 Section Header Table。链接器将不同目标文件中相同类型的 section 进行解析和合并。
- 执行视图 (Execution View)：以 Segment（段） 为单位。提供给加载器 (Loader / OS Kernel) 使用的 Program Header Table。加载器会将多个权限相似的 section 映射成一个 segment（例如将代码段和只读数据段合并映射为只读且可执行的内存区域），以方便运行时加载。
核心文件类型详解
1. 可重定位文件 (Relocatable Files)
通常为 .o 后缀文件，是源文件编译汇编后的中间产物。
它包含了代码和数据，但其中的地址是未决的（通常从 0 开始计），需要与其他目标文件合并、重定位才能真正运行。
经典的 Section 包括：
.text: 编译后的机器码，代码段.rodata: 只读数据，如printf的格式化字符串常量.data: 已初始化的全局/静态变量.bss: 未初始化（或初始化为 0）的全局/静态变量（不占实际磁盘空间，只记录大小）.symtab: 符号表，记录了函数名、全局变量等符号信息.debug: 调试信息
生成可重定位文件演示
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这会生成 main.o。
2. 共享目标文件 (Shared Objects)
通常为 .so 后缀文件（Windows 下称为 DLL）。
它是一种特殊的可重定位文件，但主要作用于运行时或加载时。编译时通常生成位置无关代码 (Position Independent Code, PIC)，即内部调用多使用相对地址。
运行一个程序时，操作系统的加载器 (execve) 会初始化进程状态机，利用 mmap 将进程的虚拟地址映射到对应的 ELF 文件上（初始时只映射不加载，触发缺页中断时才真正读入物理内存）。动态库被映射进内存后，可以被多个不同的进程共享，从而节省物理内存空间。
共享目标文件与动态链接演示
1. 生成共享目标文件
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或者直接用源文件：gcc -shared -fPIC -o libfoo.so a.c b.c。
2. 链接动态库生成可执行文件
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生成的可执行文件并不包含 libfoo.so 中的指令，只含有一些重定位和符号引用信息，留待运行时处理。
3. 查看动态链接情况
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3. 可执行文件 (Executable Files)
经过静态或动态链接后，所有符号地址已确定，生成可以被系统直接运行的文件。
可执行文件拥有一个入口点 (Entry point)，通常名为 _start。这是链接器从标准库加入的一段初始化指令，用于设置进程环境，完成初始化之后才会跳转到我们编写的 main 函数。
链接原理简述
链接器（Linker，常见如 ld）主要将可重定位文件组合在一起，其核心步骤如下：
Linker 静态链接核心步骤
- 符号解析 (Symbol Resolution)：链接器从左至右扫描命令行输入的重定位文件和静态库（
.a）。将代码中的每个符号引用与其确切的定义进行绑定（更多细节参见参考文献）。 - 重定位 (Relocation)：合并多个目标文件中的同类型 sections，为它们分配运行时的绝对内存地址；随后，修改代码段 and 数据段中对符号的引用，使其指向这些新的物理地址。
静态链接演示
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手动链接了 C 标准库和数学库的静态版本。
静态链接的缺点
静态链接会将静态库中的代码直接拷贝到最终的可执行文件中，这使得最终的 ELF 文件变得非常臃肿，造成磁盘和内存的浪费。
例如：如果系统里有 50 个程序都使用了 printf 函数，使用静态链接的话，这 50 个程序的执行文件中都会冗余包含一份 printf 的机器指令副本。
而动态链接则解决了这一问题，它将链接过程推迟到加载时甚至是运行时进行，使得像 libc 这样的库在内存中只需保留一份。