二進制接口(ABI)
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二進制接口(ABI,Application Binary Interface)是計算機系統中定義二進制層面交互規則的低層接口規范,確保不同模塊(如應用程序、操作系統、庫)在無需重新編譯的情況下能正確協同工作。其主要內容如下:
一、核心定義與作用
- ?定義?
ABI 規定了應用程序與操作系統之間、應用與庫之間或應用各組成部分之間的二進制交互細節,包括數據類型布局、函數調用機制、系統調用編碼等?:ml-citation{ref="1,3" data="citationList"}
。 - ?核心目的?
提供二進制兼容性,使獨立編譯的模塊(如動態庫與主程序)能無縫交互,避免因底層差異導致的崩潰或數據損壞?:ml-citation{ref="2,4" data="citationList"}
。
二、關鍵組成要素
?類別? | ?具體內容? |
---|---|
?數據布局規則? | 結構體/類成員偏移量、虛函數表(vtable)結構、內存對齊方式等?:ml-citation{ref="4" data="citationList"} 。 |
?函數交互規則? | 調用約定(參數傳遞順序、棧管理)、名稱修飾(Name Mangling)、異常處理機制?:ml-citation{ref="2,4" data="citationList"} 。 |
?系統級規范? | 系統調用編碼方式、目標文件格式(如ELF)、動態庫加載規則?:ml-citation{ref="1,7" data="citationList"} 。 |
三、ABI 與 API 的區別
?特性? | ?API? | ?ABI? |
---|---|---|
?層級? | 源代碼級接口(如函數聲明、頭文件)?:ml-citation{ref="1,5" data="citationList"} | 二進制機器碼級接口?:ml-citation{ref="5,6" data="citationList"} |
?兼容性目標? | 源碼可移植性(需重新編譯)?:ml-citation{ref="3" data="citationList"} | 二進制兼容性(無需重新編譯)?:ml-citation{ref="1,2" data="citationList"} |
?依賴變化? | 修改后僅需重新編譯?:ml-citation{ref="3" data="citationList"} | 修改需重新鏈接所有依賴模塊?:ml-citation{ref="4,7" data="citationList"} |
四、實際場景中的重要性
- ?動態鏈接?
ABI 不兼容會導致虛函數調用錯誤、內存訪問越界等嚴重問題(如動態庫更新破壞既有二進制程序)?:ml-citation{ref="4" data="citationList"}
。 - ?系統升級?
操作系統需保持 ABI 穩定性(如 Android VNDK 規范),確保供應商模塊在框架更新后仍能運行?:ml-citation{ref="7" data="citationList"}
。 - ?跨平臺限制?
ABI 依賴特定硬件和操作系統組合(如 x86-Linux 與 ARM-Windows 互不兼容)?:ml-citation{ref="5,6" data="citationList"}
。
五、特殊類型:EABI(嵌入式ABI)
針對嵌入式系統設計,優化了軟硬件浮點混合調用效率,提升低資源環境下的性能
https://juejin.cn/post/7527616391639269403
?
ELF PE
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ELF 和 PE 是兩種主流的可執行文件格式標準,分別應用于 Linux/Unix 和 Windows 操作系統。以下是它們的核心對比與特性詳解:
?一、核心定義與起源?
?特性? | ?ELF (Executable and Linkable Format)? | ?PE (Portable Executable)? |
---|---|---|
?所屬系統? | Linux/Unix 及類 Unix 系統(如 Android)?:ml-citation{ref="4,5" data="citationList"} | Windows 系統(.exe/.dll/.sys 等)?:ml-citation{ref="3,6" data="citationList"} |
?設計基礎? | COFF (Common Object File Format) 的改進版本?:ml-citation{ref="6" data="citationList"} | COFF 的擴展格式?:ml-citation{ref="3,6" data="citationList"} |
?文件簽名? | 文件頭以?7F 45 4C 46 (ASCII:\x7FELF )開頭?:ml-citation{ref="2" data="citationList"} | 文件頭以?4D 5A (ASCII:MZ )開頭?:ml-citation{ref="1,3" data="citationList"} |
?二、文件結構對比?
?1. ELF 結構?
+-----------------------+
| ELF Header | → 標識文件類型、指令集等元信息`?:ml-citation{ref="2,4" data="citationList"}`
+-----------------------+
| Program Headers | → 描述運行時內存布局(可執行文件)`?:ml-citation{ref="4" data="citationList"}`
+-----------------------+
| Section Headers | → 定義各節區(如代碼、數據)的偏移和屬性`?:ml-citation{ref="2,4" data="citationList"}`
+-----------------------+
| .text(代碼段) |
| .data(初始化數據) |
| .bss(未初始化數據) | → 實際存儲代碼、數據等內容`?:ml-citation{ref="4" data="citationList"}`
| ...(其他自定義節區) |
+-----------------------+
---+
- ?文件類型?:可執行文件(Executable)、共享庫(.so)、核心轉儲文件(Core Dump)等
?:ml-citation{ref="4" data="citationList"}
。
?2. PE 結構?
+-----------------------+
| DOS Header | → 含 `MZ` 簽名和指向 PE 頭的偏移 `e_lfanew` ?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}
+-----------------------+
| DOS Stub | → 兼容 DOS 的存根程序(顯示錯誤提示)`?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}`
+-----------------------+
| PE Header | → 含 `PE\0\0` 簽名和文件關鍵信息`?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}`
| - File Header | → 機器類型、節區數量等`?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}`
| - Optional Header | → 入口點地址、內存對齊規則等`?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}`
+-----------------------+
| Section Table | → 描述各節區屬性(如 .text/.data)`?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}`
+-----------------------+
| .text(代碼) |
| .rdata(只讀數據) | → 實際存儲內容`?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}`
| .data(讀寫數據) |
+-----------------------+
?三、關鍵差異?
?維度? | ?ELF? | ?PE? |
---|---|---|
?跨平臺性? | 原生支持多架構(x86/ARM/RISC-V)?:ml-citation{ref="4" data="citationList"} | 主要綁定 x86/x64 架構?:ml-citation{ref="3,6" data="citationList"} |
?動態鏈接? | 通過?.plt /.got ?實現延遲綁定?:ml-citation{ref="4" data="citationList"} | 依賴導入表(IAT)加載 DLL?:ml-citation{ref="3" data="citationList"} |
?調試支持? | 包含?.debug ?節區存儲符號信息?:ml-citation{ref="4" data="citationList"} | 使用 PDB(Program Database)外部文件?:ml-citation{ref="3" data="citationList"} |
?遺留兼容? | 無 DOS 兼容層,結構更簡潔?:ml-citation{ref="4,5" data="citationList"} | 保留 DOS 頭以實現向下兼容?:ml-citation{ref="3" data="citationList"} |
?四、典型文件擴展名?
-
?ELF?
- 可執行文件:無擴展名或自定義(如?
a.out
) - 共享庫:
.so
(Shared Object) - 目標文件:
.o
(Object File)?:ml-citation{ref="4,5" data="citationList"}
- 可執行文件:無擴展名或自定義(如?
-
?PE?
- 可執行文件:
.exe
、.scr
- 動態庫:
.dll
- 驅動程序:
.sys
- 對象文件:
.obj
??:ml-citation{ref="3,6" data="citationList"}
- 可執行文件:
?五、技術實踐示例?
?ELF 頭解析(Linux 命令)?
bashCopy Code
readelf -h lyshark # 輸出 ELF 頭信息(Magic:7f 45 4c 46)?:ml-citation{ref="6" data="citationList"}
?PE 頭驗證(關鍵字段)?
- ?DOS 頭簽名?:
e_magic = 0x5A4D
(MZ
)?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}
- ?PE 頭偏移?:
e_lfanew
?指向?PE\0\0
?簽名?:ml-citation{ref="3" data="citationList"}
?總結?
- ?ELF? 是 ?開源生態的標準?,設計精簡且擴展靈活,服務于 Linux/Android 等系統
?:ml-citation{ref="4,5" data="citationList"}
。 - ?PE? 是 ?Windows 生態的基石?,保留歷史兼容性但結構更復雜
?:ml-citation{ref="3,6" data="citationList"}
。
兩者雖同源(COFF),但因操作系統差異形成了獨立的演進路徑?:ml-citation{ref="6" data="citationList"}
。