Android ART VM可执行文件格式－ＥＬＦ（二）

不念不忘少年蓝@ 2022-05-31 08:14 174阅读 0赞

ART虚拟机，通过dex2oat将dex预编译成机器码的oat文件，是基于ｌｉｎｕｘ中的可执行文件格式ELF所做的扩展。

ELF(Executable and Linkable Format)的处理流程：

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它至少支持三种文件形态：可重定向文件（Relocatable File），可执行文件(Executable File)，可共享的对象文件(Shared Object File)。

Relocatable File的一个具体范例是.o 文件，是编译过程中产生的中间文件，通过file 命令查看这类.o文件，可看到他们属于 ELF relocatable文件。

![20180212212206313][]

ELF的另一种文件形态是shared object file（动态链接库），通常以.so为后缀：

![20180212214201629][]

ELF文件格式的内部构成，可以从Linking，Execution两个视角分析，可以参考：

[转自　Ａｎｄｒｏｉｄ　ＥＬＦ][Link 1]

[转载　Ａｎｄｒｏｉｄ　ＥＬＦ][Link 2]

可以利用readelf命令读取ｅｌｆ的文件头信息，命令行：  
readelf -h \*\*\*.o  
readelf是ｌｉｎｕｘ系统分析ＥＬＦ文件的一个工具。  
elf header对应的数据结构：  
art/runtime/elf.h

struct Elf32_Ehdr {
      unsigned char e_ident[EI_NIDENT]; // ELF Identification bytes
      Elf32_Half    e_type;      // Type of file (see ET_* below)
      Elf32_Half    e_machine;   // Required architecture for this file (see EM_*)
      Elf32_Word    e_version;   // Must be equal to 1
      Elf32_Addr    e_entry;     // Address to jump to in order to start program
      Elf32_Off     e_phoff;     // Program header table's file offset, in bytes
      Elf32_Off     e_shoff;     // Section header table's file offset, in bytes
      Elf32_Word    e_flags;     // Processor-specific flags
      Elf32_Half    e_ehsize;    // Size of ELF header, in bytes
      Elf32_Half    e_phentsize; // Size of an entry in the program header table
      Elf32_Half    e_phnum;     // Number of entries in the program header table
      Elf32_Half    e_shentsize; // Size of an entry in the section header table
      Elf32_Half    e_shnum;     // Number of entries in the section header table
      Elf32_Half    e_shstrndx;  // Sect hdr table index of sect name string table
      bool checkMagic() const {
        return (memcmp(e_ident, ElfMagic, strlen(ElfMagic))) == 0;
      }
      unsigned char getFileClass() const { return e_ident[EI_CLASS]; }
      unsigned char getDataEncoding() const { return e_ident[EI_DATA]; }
    };

ELF文件的加载和动态链接过程

示例程序：

#include "stdio.h"
    int add(int v1,int v2){
    
        return v1+v2;
    
    }
    
    int main(){
    
        add(1,2);
    
        printf("it is test.");
        return 0;
    
    }

在这个程序中，add函数是定义在当前程序的，它的地址已知，但是printf函数是由Ｃ库提供的外部函数，在编译时不会被打包到这个程序中，而是等到这个程序真正运行起来，系统把它需要的动态链接库加载到内存，然后解析出它引用的外部函数的真实地

址，并保证可执行程序可以正确指向这些外部函数。

编译这个小程序，

gcc -c Main.cpp

然后执行链接操作，使其成为真正的可执行程序：

gcc -o Main Main.cpp

使用readelf -S　命令查看section信息：

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在Linux平台下，elf格式可执行程序提供了一个名为.interp字段，用于记录程序运行时所使用的动态连接器，这个程序使用的连接器是/lib64/ld-linux-x86-64.so.2，这实际是个可执行程序，类似于Android平台下的system/bin/Linker。

转载：[可执行文件的加载函数][Link 3]

Android系统的配置文件，定义了相关的动态连接器

build/core/definitions.mk

###########################################################
    ## Commands for running gcc to link an executable
    ###########################################################
    
    define transform-o-to-executable-inner
    $(hide) $(PRIVATE_CXX) -pie \
    	-nostdlib -Bdynamic \
    	-Wl,-dynamic-linker,$(PRIVATE_LINKER) \
    	-Wl,--gc-sections \

其中的-dynamic-linker指定了所需的动态链接其，由后面的变量值决定（system/bin/linker64 or linker32）.

对应的源码目录：/bionic/linker，这个linker是处理的动态链接库的隐式调用，Android中对动态库的显示调用方法有：

１）Java层，System.loadLibary(String libname)和System.load(String pathname)，这两个函数的区别是前者要指出动态链接库的名称，系统在预先设置的路径查找并加载.so库；后者允许将动态库放在程序有权限访问的地方，给出完整的加载路径。

２）native层，dlopen标准接口

[20180212211144122]: /images/20220531/a542911563574ec0bcf16f45dea7a801.png
[20180212212206313]: /images/20220531/e0e2aa6b059d45f19a4cb5a02f7c1e0d.png
[20180212214201629]: /images/20220531/9ae7f33d5a894b29be52193cbc1c215e.png
[Link 1]: http://blog.csdn.net/u012455213/article/details/53862637
[Link 2]: https://www.cnblogs.com/lcchuguo/p/4754836.html
[20180213064504658]: /images/20220531/92eb2db0a8d242b09d3ae676ecf5f1d6.png
[Link 3]: http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/51628257