第四章：成为Elf领主

这篇文章是关于ELF（可执行和链接格式）文件如何在Linux系统中被执行的详细解析。

1. ELF文件格式：

• ELF是最常用的Linux程序文件格式。
• ELF文件由四个部分组成：ELF头部、程序头部表（PHT）、节头部表（SHT）和数据部分。

2. ELF头部：

• 包含关于二进制文件的基本信息，如目标处理器架构、是否为可执行文件、程序入口点等。
• 指定PHT和SHT的位置。

3. 程序头部表（PHT）：

• 描述如何以及在何处将ELF文件的数据加载到内存中。
• 常见的PHT类型包括PT_LOAD（要加载到内存的数据）、PT_NOTE（版权声明等自由格式文本）、PT_DYNAMIC（动态链接信息）和PT_INTERP（ELF解释器的路径）。

4. 节头部表（SHT）：

• 可选的“地图”，帮助调试器理解ELF文件中数据的预期用途。
• 包含节的名称、类型和标志。

5. 数据：

• PHT和SHT指向的数据块，包含程序的机器代码、初始化数据、BSS段、只读数据等。

6. 动态链接：

• 与静态链接相比，动态链接只包含对库函数的引用，而不是库代码本身。
• 运行时，操作系统需要确定所需的库，加载它们，替换所有命名指针为实际的跳转指令，然后启动程序代码。

7. ELF解释器：

• 动态链接的程序需要通过ELF解释器来运行，它负责加载所需的库并初始化程序。

8. 执行过程：

• 内核读取ELF头部和PHT，设置新程序的内存结构。
• 加载所有PT_LOAD段到内存，填充程序的静态数据、BSS空间和机器代码。
• 如果程序是动态链接的，内核还需要执行ELF解释器。
• 设置CPU的指令指针，如果是动态链接，指向ELF解释器的代码；否则指向可执行文件的开始。
• 内核将argc、argv和环境变量推送到栈上，供程序开始时读取。
• 清空寄存器，准备返回用户空间。
• 系统调用结束，内核返回用户空间，恢复寄存器，并跳转到存储的指令指针，这将是新程序（或ELF解释器）的起始点。

文章深入探讨了ELF文件的结构和执行过程，解释了静态链接和动态链接的区别，以及Linux内核如何处理和执行ELF文件。这些信息对于理解Linux系统上的程序执行机制非常有用。