ELF是类Unix类系统，当然也包括Android系统上的可执行文件格式（也包括.so和.o类文件）。可以理解为Android系统上的exe或者dll文件格式。理解ELF文件规范，是理解Android系统上进程加载、执行的前提。下面我们就来一步步了解这ELF到底是个啥玩意儿（以Arm 32 ELF格式为主）！当然，网上关于ELF的介绍已经非常多，最好的手册还是直接看ELF官方的手册，我这里只是对ELF的文件做个纲领性介绍，然后直奔主题，比如.GOT .PLT或者R_Arm_Jump_Slot，R_Arm_Relative之类的玩意儿。
还是以libc.so为例来介绍，先看通过arm-linux-androideabi-readelf生成的ELF文件，很长，我们先看一个片段：
我们挑几个有意思的字段内容来说明。
首先ELF Header：顾名思义，这是所有ELF文件都有的”头“。里面包含了ELF文件的”纲领性“信息，如”Machine“表示当前CPU架构，该例为arm，”Start of Sections“表示”区（Section）头”的偏移字节数等等。
而Section Headers则列出了所有包含在文件中的Section区信息列表。如.data表示数据区，.text表示代码区等等。下面用一张图来对ELF的文件格式有个总览：
左边是静态视图，而右边则是链接加载时的视图，都是同一个文件的两种状态。
/* ELF Header */
typedef struct elfhdr {
unsigned char e_ident[EI_NIDENT]; /* ELF Identification */
Elf32_Half e_type; /* object file type */
Elf32_Half e_machine; /* machine */
Elf32_Word e_version; /* object file version */
Elf32_Addr e_entry; /* virtual entry point */
Elf32_Off e_phoff; /* program header table offset */
Elf32_Off e_shoff; /* section header table offset */
Elf32_Word e_flags; /* processor-specific flags */
Elf32_Half e_ehsize; /* ELF header size */
Elf32_Half e_phentsize; /* program header entry size */
Elf32_Half e_phnum; /* number of program header entries */
Elf32_Half e_shentsize; /* section header entry size */
Elf32_Half e_shnum; /* number of section header entries */
Elf32_Half e_shstrndx; /* section header table's "section
header string table" entry offset */
} Elf32_Ehdr;
其中的e_shoff就是上面我们看到的“Start of section headers”，而e_shstrndx是指Sections的名字串在串表(String Table，也是一个Section)中的起始索引位置。
下面我们再看一下Section Header的定义：
/* Section Header */
typedef struct {
Elf32_Word sh_name; /* name - index into section header
string table section */
Elf32_Word sh_type; /* type */
Elf32_Word sh_flags; /* flags */
Elf32_Addr sh_addr; /* address */
Elf32_Off sh_offset; /* file offset */
Elf32_Word sh_size; /* section size */
Elf32_Word sh_link; /* section header table index link */
Elf32_Word sh_info; /* extra information */
Elf32_Word sh_addralign; /* address alignment */
Elf32_Word sh_entsize; /* section entry size */
} Elf32_Shdr;
这个我们要详细看看，后面能用到：
字段：
sh_name:顾名思义，Section的名字，类型是Elf32_Word，实际上它是指向串表的索引值
sh_flags:类型。.dynsym的类型为DYNSYM表示该节区包含了要动态链接的符号等等
sh_addr:地址。该节区在内存中，相对于基址的偏移
sh_offset:偏移。表示该节区到文件头部的字节偏移。
sh_size:节区大小
sh_link:表示与当前section有link关系的section索引，不同类型的section，其解释不同。如上面的libc.so，其.dynsym的link为2，而2正好是.dynstr的索引，实际上就是动态符号串表的索引
sh_info:一些附加信息
sh_addralign:节区的地址对齐
sh_entsize:节区项的大小（bytes)
上面这么多乱七八糟的看起来很多，实际上记住一点就可以了：所有这些信息，都是linker在加载elf的时候要用到的“参考表”。
*惯，我们直接写个elf读取的小程序，来验证下我们的理解。
/*
* elf32 reader
* Created on: 2014-6
* Author: Chris.Z
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <elf.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#ifdef __x86_64
#define Elf_Ehdr Elf64_Ehdr
#define Elf_Shdr Elf64_Shdr
#define Elf_Sym Elf64_Sym
#define Elf_Rel Elf64_Rela
#define ELF_R_SYM ELF64_R_SYM
#define REL_DYN ".rela.dyn"
#define REL_PLT ".rela.plt"
#else
#define Elf_Ehdr Elf32_Ehdr
#define Elf_Shdr Elf32_Shdr
#define Elf_Sym Elf32_Sym
#define Elf_Rel Elf32_Rel
#define ELF_R_SYM ELF32_R_SYM
#define REL_DYN ".rel.dyn"
#define REL_PLT ".rel.plt"
#endif
#define LOG(...) printf(__VA_ARGS__);
/**
* lookup the start address of a specific module(libc.so...) within current process
* return 0 if FAILED
*/
static uint32_t get_module_base(pid_t pid, const char *module_path) {
FILE *fp = NULL;
char *pch = NULL;
char filename[32];
char line[512];
uint32_t addr = 0;
LOG("[+] get libc base...\n");
if (pid < 0)
snprintf(filename, sizeof(filename), "/proc/self/maps");
else
snprintf(filename, sizeof(filename), "/proc/%d/maps", pid);
if ((fp = fopen(filename, "r")) == NULL) {
LOG("[-]open %s failed!", filename);
return 0;
}
while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
if (strstr(line, module_path)) {
pch = strtok(line, "-");
addr = strtoul(pch, NULL, 16);
break;
}
}
fclose(fp);
LOG("[+] libc base:0x%x...\n",addr);
return addr;
}
/**
* read the elf header
* return 0 if SUCCESS
*/
static int read_header(int d, Elf_Ehdr **header)//read elf header structure
{
*header = (Elf_Ehdr *)malloc(sizeof(Elf_Ehdr));
if (lseek(d, 0, SEEK_SET) < 0)//seek to the begin of file
{
free(*header);
return errno;
}
if (read(d, *header, sizeof(Elf_Ehdr)) <= 0)//read from begin,read sizof(Elf_Ehdr) bytes ==> header
{
free(*header);
return errno = EINVAL;
}
return 0;
}
/**
* read the section header
* return 0 if SUCCESS
*/
static int read_section_table(int d, Elf_Ehdr const *header, Elf_Shdr **table)//read elf header,find section header base address
{
size_t size;
if (NULL == header)
return EINVAL;
size = header->e_shnum * sizeof(Elf_Shdr);//section numbers and total size
*table = (Elf_Shdr *)malloc(size);
if (lseek(d, header->e_shoff, SEEK_SET) < 0)//point to section header,offset 0
{
free(*table);
return errno;
}
if (read(d, *table, size) <= 0)//read section header structure to **table
{
free(*table);
return errno = EINVAL;
}
return 0;
}
/**
* read the string section table
* return 0 if SUCCESS
*/
static int read_string_table(int d, Elf_Shdr const *section, char const **strings)
{
if (NULL == section)//section == > .dynstr section
return EINVAL;
*strings = (char const *)malloc(section->sh_size);
if (lseek(d, section->sh_offset, SEEK_SET) < 0)
{
free((void *)*strings);
return errno;
}
if (read(d, (char *)*strings, section->sh_size) <= 0)//strings include all strings in .dynstr sections
{
free((void *)*strings);
return errno = EINVAL;
}
return 0;
}
int main()
{
LOG("[+]Arm ELF32 reader...\n");
uint32_t lic_base = get_module_base(-1,"/system/lib/libc.so");
int descriptor = open("/system/lib/libc.so", O_RDONLY);//open libc.so,and return the handle
Elf_Ehdr *header = NULL;//elf header
Elf_Shdr *section_header = NULL;//section header array ptr
char const *strings = NULL;//string table ptr
read_header(descriptor,&header);
LOG("[+]libc.so elf header:\n");
LOG("[+]e_ident[EI_NIDENT]: %s\n",header->e_ident);
LOG("[+]e_type:%d(ET_DYN:%d,DYN (Shared object file))\n",header->e_type,ET_DYN);
LOG("[+]e_machine:%d(EM_ARM:%d,Advanced RISC Machines)\n",header->e_machine,EM_ARM);
LOG("[+]e_shoff:%d bytes\n",header->e_shoff);
LOG("[+]libc.so section header:\n");
read_section_table(descriptor,header,§ion_header);
read_string_table(descriptor,§ion_header[header->e_shstrndx], &strings);//header->e_shstrndx ==>the index of string section header in section headers
int i = 0;
for(i = 0;i<header->e_shnum;++i)
{
LOG("Section[%d] name:%s,type:%d,addr:0x%x,offset:0x%x,size:%dbytes,etc...\n",i,&strings[section_header[i].sh_name],section_header[i].sh_type,section_header[i].sh_addr,section_header[i].sh_offset,section_header[i].sh_size);
}
close(descriptor);
return 0;
}
我们看看运行结果：
对照看一下readelf生成的结果，果然如此，Enjoy IT！
转载请注明出处：生活秀