可执行文件格式elf和bin

时间：2022-12-29 23:12:41

区别

常用的可执行文件包含两类：原始二进制文件（bin）和可加载执行的二进制文件，在linux中可加载执行的二进制文件为elf文件。

BIN文件是直接的二进制文件，内部没有地址标记。bin文件内部数据按照代码段或者数据段的物理空间地址来排列。一般用编程器烧写时从00开始，而如果下载运行，则下载到编译时的地址即可。

在Linux OS上，为了运行可执行文件，他们是遵循ELF格式的，通常gcc -o test test.c，生成的test文件就是ELF格式的。执行elf文件时内核会使用加载器来解析elf文件并执行。

ELF文件格式是一个开放标准，各种UNIX系统的可执行文件都采用ELF格式，它有三种不同的类型：

  • 可重定位的目标文件（Relocatable，或者Object File）

  • 可执行文件（Executable）

  • 共享库（Shared Object，或者Shared Library）

$ file sum.o sub.o test.o libsub.so test
sum.o:     ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped
sub.o:     ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped
test.o:    ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped
libsub.so: ELF 32-bit LSB shared object, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped
test:      ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), for GNU/Linux 2.2.5, dynamically linked (uses shared libs), not stripped

结果很清楚的告诉我们他们都属于哪一个类别。比方 sum.o 是应用在x86架构上的可重定位文件。这个结果也间接的告诉我们，x86是小端模式(LSB)的32位结构。
那对于 file 命令来说，它又能如何知道这些信息？答案是在ELF对象文件的最前面有一个ELF文件头，里面记载了所适用的处理器、对象文件类型等各种信息。

 ELF格式提供了两种不同的视角，链接器把ELF文件看成是Section的集合，而加载器把ELF文件看成是Segment的集合。

在Embedded中，如果上电开始运行，没有OS系统，如果将ELF格式的文件烧写进去， 包含一些ELF文件的符号表字符表之类的section，运行碰到这些，就会导致失败，如果用objcopy生成纯粹的二进制文件，去除掉符号表之类的 section，只将代码段数据段保留下来，程序就可以一步一步运行。elf文件里面包含了符号表等。BIN文件是将elf文件中的代码段，数据段，还有一些自定义的段抽取出来做成的一个内存的镜像。并且elf文件中代码段数据段的位置并不是它实际的物理位置，实际物理位置是在表中标记出来的。

文件的内容

1. BIN文件是 raw binary 文件，这种文件只包含机器码。
2. ELF文件除了机器码外，还包含其它额外的信息，如段的加载地址，运行地址，重定位表，符号表等。
所以ELF文件的体积比对应的BIN文件要大。

文件的执行

1. 执行raw binary很简单，只需要将程序加载到其起始地址，就可以执行；
    FILE *fp = fopen("vmlinux.bin", "rb");
    fread(VMLINUX_START, 1, VMLINUX_SIZE, fp);
    ((void (*)(void))VMLINUX_START)();
2. 执行ELF程序则需要一个ELF Loader。
uboot和Linux kernel启动的时候是没有ELF Loader的，所以烧在flash上的文件只能是raw binary格式的，即镜像文件image。

文件的转换

1. 通过gcc编译出来的是elf文件
2. 通过objcpy可以把elf文件转换为bin文件
    CC=ppc-gcc
    LD=ppc-ld
    OBJCOPY=ppc-objcopy
    $(CC) -g $(CFLAG) -c boot.S
 #先将boot.S文件生成boot.o
    $(LD) -g -Bstatic -T$(LDFILE) \
-Ttext 0x12345600 boot.o \
--start-group -Map boot.map -o boot.elf
 #再将boot.o生成boot.elf
    $(OBJCOPY) -O binary -R .note -R .comment -S boot.elf boot.bin
 #接着将 boot.elf 转换为 boot.bin
 #使用 -O binary (或--out-target=binary) 输出为原始的二进制文件
    #使用 -R .note  (或--remove-section)    输出文件中不要.note这个section，缩小了文件尺寸
    #使用 -S        (或 --strip-all)        输出文件中不要重定位信息和符号信息，缩小了文件尺寸
编译完uboot后生成：
     u-boot         ELF文件可用来调试
     u-boot.bin     BIN文件用来烧在Flash上

编译linux生成：
     vmlinux        ELF文件可用来调试
     vmlinux.bin    BIN文件，没直接用过

     zImage/vmlinuz/bzimage
          将vmlinux.bin压缩，并加上一段解压代码得到的，不可和bootloader共存？

     uImage        
          uboot专用的内核镜像，在zImage前加了一个64字节的头，描述内核版本、加载地址、生成时间，文件大小等等。 其0x40后的内容和zImage一样。
          它是由uboot的工具mkImage生成的。

uImage相对于zImage的优点在于：uImage可以和uboot共存。

文件的调试

1. 我们调试一般都是使用elf文件，比如：
    nm elf文件         #得到符号表
    objdump -D elf文件 #反汇编，且汇编代码与源码混排
2. bin文件比较杯具，里面全是机器码，所以只能反汇编
objdump -b binary -m powerpc uboot.bin

此外还有工具：readelf，objcopy，ldd，file等。

 参考： 1.ELF格式文件和BIN文件的区别 2.可执行文件（ELF）格式的理解 3. 嵌入式系统可执行文件格式 4. Linux中ELF格式文件介绍 5. ELF文件和BIN文件
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