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ELF文件格式

c++compiler-constructionsimulationelfspim
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我正在尝试将使用g ++编译的elf文件的十六进制转储手动加载到我设计的处理器模拟器中。标准elf文件有30个部分，我正在加载所有30个段，并考虑它们的正确内存位置偏移量。然后，我将程序计数器启动在 .text 部分的开头（00400130），但似乎程序并没有正确运行。我已经相对彻底地使用SPIM作为黄金标准验证了我的处理器设计。奇怪的是，如果我将一个汇编文件加载到SPIM中，然后将软件生成的反汇编的 .text 和 .data 部分提取出来，将它们加载到我的处理器内存中，程序就可以正常运行。这与我的想法不同，因为我想要：
  • 编写c ++程序
  • 使用mipseb-linux-g ++（交叉编译器）进行编译
  • 将所有部分的十六进制转储到各自的文件中
  • 读取文件并将内容加载到处理器的“内存”中
  • 运行程序
在ELF文件中，我应该最初将程序计数器放在哪里？现在我把它放在 .text 的开头。此外，我只需要包含 .text 和 .data ，我的程序才能正常工作吗？我在这里做错了什么？
还有，是否有任何命令可以以与readelf相同的格式转储整个二进制文件（地址0-eof）？ - Dan Snyder
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objcopy -S input output 可以去掉您不需要的所有链接器/调试信息，并生成一个与其输入参数 (input) 格式相同的文件 (output)。 - Aidan Cully
你可能已经做过这个，但如果你还没有，那么你应该验证一下在加载完毕后，你所加载的部分是否包含了你认为应该有的数据。如果你可以在处理器模拟器中查看内存，那么你应该创建一个你的某个部分的二进制表示（objcopy -O binary -j .text input output.bin），并将内存内容与（在这个例子中）output.bin中的数据进行比较。 - Aidan Cully
我已经验证了我的内存映射是否正确。我可以输出每个位置的所有分配内存元素。这似乎很好用。我以同样的方式获取每个部分的偏移量，就像我获取PC起始点一样。 - Dan Snyder
3个回答
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ELF头应包括入口地址，这不一定与.text区域中的第一个地址相同。使用objdump -f查看文件的入口点——它将被称为“起始地址”。
该格式在此处中描述-您应该使用程序头而不是节头将ELF映像加载到内存中（我怀疑有30个程序头），并且入口点将由ELF头中的e_entry字段描述。
好的，知道了。原来这个格式的起始地址恰好是400130。无论如何，我知道我正在正确的位置开始了。运行程序时，除了文本和数据之外，我需要包含其他部分吗？也许是只读数据(rodata)？我不确定。 - Dan Snyder
如果您使用程序头（应该这样做，因为您关心ELF文件的“执行视图”，而不是“链接器视图”），则不会命名节。但是，是的，您还需要关注其他部分。查看objdump -h的输出-任何包含ALLOC或LOAD的部分可能需要加载到内存中。我不完全确定是否是这种情况，因为我使用程序头而不是节头来加载ELF映像。 - Aidan Cully
objdump -p 命令会告诉你程序头是用来干什么的。 - Aidan Cully
你需要使用.rodata，这很可能是常量静态对象的存储位置。你需要为.bss（未初始化数据）分配内存；它们不包含在文件中。还有一些其他的代码段，如.ctors、.dtors、.init、.fini，也可能存在于文件中。 - Mike Seymour
头文件是用来干什么的？（我对ELF格式不是特别熟悉） - Dan Snyder
我建议阅读我提供的文档。引用：“如果存在程序头表，则告诉系统如何创建进程映像。用于构建进程映像（执行程序）的文件必须具有程序头表；可重定位文件不需要。节头表包含描述文件节的信息。每个节在表中都有一个条目；每个条目都提供诸如节名称、节大小等信息。在链接期间使用的文件必须具有节头表；其他目标文件可能有也可能没有。”它还描述了.bss、.data等内容。 - Aidan Cully
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使用 ELF 头文件的 e_entry 字段来确定程序计数器的设置位置。
显然我将我的PC设置到了正确的位置。之前我只是先加载我的.text部分，通过引用转储文件中的第一个地址自动确定我的PC起始点。现在我可以更有把握地使用这个方法来获取正确的值。 - Dan Snyder
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查看Elf32_Ehdr.e_entry（如果您在64位平台上，则为Elf64_Ehdr.e_entry）。 您至少还应包括.bss节，该节为空，但在磁盘ELF映像中具有“内存”大小。

维基百科将为您提供所有必要的文档。

编辑：

这是来自我当前计算机上的objdump -h /usr/bin/vim的输出：

Sections:
Idx Name         Size      VMA               LMA               File off  Algn
...
22 .bss          00009628  00000000006df760  00000000006df760  001df760  2**5
                 ALLOC
23 .comment      00000bc8  0000000000000000  0000000000000000  001df760  2**0
                 CONTENTS, READONLY

请注意，File off 对于.bss和.comment是相同的，这意味着磁盘文件中的.bss为空，但在内存中应为0x9628字节。
我的.bss节实际上并不为空。这可能意味着什么？此外，我正在使用C++映射来表示我的内存，因此任何未分配值的位置都将默认为“0”。 - Dan Snyder
你怎么知道它不是空的？ - Nikolai Fetissov
当我运行“readelf -x 15 helloworld”时，该节在许多位置具有元素。与“.text”一样密集。 - Dan Snyder
哦，不用在意，它非常空。我可能引用了错误的部分。 - Dan Snyder
如果标记为“ALLOC”，则需要在内存中分配部分空间，如果标记为“LOAD”，则需要从文件中加载它。 - Nikolai Fetissov
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