Executable and Linkable Format

 Nota: Se procura por outras acepções, veja Elf.

Em computação, o Executable and Linking Format (ELF, também chamado de Extensible Linking Format), em português Formato Executável e de Ligação, é um padrão comum de arquivo para executáveis, código objeto, bibliotecas compartilhadas, e core dumps. Publicado pela primeira vez na especificação para a interface binária de aplicação (Application Binary Interface - ABI) da versão denominada System V Release 4 (SVR4) do sistema operacional Unix, e posteriormente no Padrão de Interface de Ferramenta, foi rapidamente aceito entre diferentes fornecedores de sistemas Unix. Em 1999, ele foi escolhido como o formato de arquivo binário padrão para o Unix e sistemas tipo Unix em processadores x86 pelo projeto 86open. O ELF foi escrito por um desenvolvedor da Marinha dos Estados Unidos da América.^[1]

ELF (Formato Executável e de Ligação)
Extensão do arquivo	nenhuma, .o, .so
Desenvolvido por	Unix System Laboratories
Tipo de formato	Binário, Executável, objeto, biblioteca compartilhada, core dump

Por projeto, o ELF é flexível, extensível e multiplataforma, não ligado a qualquer unidade central de processamento (UCP) determinada ou arquitetura de conjunto de instruções. Isto o possibilitou ser adotado por muitos sistemas operacionais diferentes em muitas plataformas de hardware diferentes.

Actualmente, o formato ELF já substituiu outros formatos de execução mais antigos, tais como a.out e COFF nos sistemas operacionais Linux, Solaris, IRIX, FreeBSD, NetBSD, e OpenBSD. O sistema operacional DragonFly BSD foi ramificado em FreeBSD após a mudança para o ELF. Por causa de outros tipos de formato proprietários, e da plataforma específica, ou menos extensível do que o ELF, alguns usuários defendem que o ELF tem uma melhor qualidade que outros formatos, onde os outros formatos podem o considerar-se um competidor destes. O ELF é também usado nas versões Itanium do OpenVMS, um sistema operacional não baseado no UNIX, além de substituir o Portable Executable no BeOS Revisão 4 e mais tarde na computadores baseados em x86 (computadores PPC mantêm como Preferred Executable Format, nunca usando as Portable Executable), que não são também baseadas no UNIX. Os consoles PlayStation Portable, PlayStation 2 e PlayStation 3 também usam o ELF como seu formato de execução.

O Layout do arquivo ELF

Um arquivo ELF tem duas visões: o cabeçalho do programa mostra os segmentos usados no tempo de execução, enquanto que o cabeçalho da seção lista o conjunto de seções do binário.

Cada arquivo ELF é composto de um cabeçalho ELF, seguido pelos dados do arquivo. Os dados podem incluir:

• Tabela de cabeçalho do programa, descrevendo zero ou mais segmentos de memória;
• Tabela de cabeçalho de seção, descrevendo zero ou mais seções;
• Dados referidos por entradas na tabela de cabeçalho do programa ou na tabela de cabeçalho de seção.

Os segmentos contêm informações que são necessárias para a execução dos arquivos em tempo de execução, enquanto as seções contêm dados importantes para ligação e relocação. Qualquer byte, no arquivo inteiro, pode ser propriedade de uma seção no máximo e pode haver bytes órfãos que não possuem proprietários por nenhuma seção.^[2]

00000000 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |.ELF............|

00000010 02 00 3e 00 01 00 00 00 c5 48 40 00 00 00 00 00 |..>......H@.....|

Exemplo de hex dump de cabeçalho de arquivo ELF^[3]

Cabeçalho do arquivo

O cabeçalho ELF define se ele utiliza endereços de 32 ou 64 bits. O cabeçalho contem três campos que são afetados por esta configuração e desloca outros campos que o seguem. O cabeçalho ELF possui um tamanho de 52 ou 64 bytes para binários de 32 e 64 bits, respectivamente.

Cabeçalho ELF^[4]

Deslocamento (offset)		Tamanho (bytes)		Campo	Propósito
32 bits	64 bits	32 bits	64 bits
0x00		4		e_ident[EI_MAG0] à e_ident[EI_MAG3]	0x7F seguido por ELF(45 4c 46) em ASCII; estes quatro bytes constituem o número mágico.
0x04		1		e_ident[EI_CLASS]	Este byte é definido para 1 ou 2 para significar os formatos de 32 ou 64 bits, respectivamente.
0x05		1		e_ident[EI_DATA]	Este byte é definido para 1 ou 2 para significar extremidade pequena ou grande, respectivamente. Isto afeta a interpretação de campos muitl-bytes que começam com deslocamento (offset) 0x10.
0x06		1		e_ident[EI_VERSION]	Define 1 para a versão original de ELF.
0x07		1		e_ident[EI_OSABI]	Identifica a ABI do sistema operacional alvo. Valor ABI 0x00 System V 0x01 HP-UX 0x02 NetBSD 0x03 Linux 0x04 GNU Hurd 0x06 Solaris 0x07 AIX 0x08 IRIX 0x09 FreeBSD 0x0A Tru64 0x0B Novell Modesto 0x0C OpenBSD 0x0D OpenVMS 0x0E Núcleo do NonStop 0x0F AROS 0x10 Fenix OS 0x11 CloudABI É frequentemente definido para 0 independente da plataforma alvo.
0x08		1		e_ident[EI_ABIVERSION]	Além disso, especifica a versão ABI. Sua interpretação depende do ABI alvo. O núcleo do Linux (após, pelo menos, a versão 2.6) não tem sua definição.[5] Nesse caso, o deslocamento e o tamanho de EI_PAD é 8.
0x09		7		e_ident[EI_PAD]	atualmente não utilizado
0x10		2		e_type	1, 2, 3, 4 especifica se o objeto é relocável, executável, compartilhado ou principal, respectivamente.
0x12		2		e_machine	Especifica a arquitetura de conjunto de instruções. Alguns exemplos são: Valor ISA 0x00 Sem conjunto de instruções específico 0x02 SPARC 0x03 x86 0x08 MIPS 0x14 PowerPC 0x16 S390 0x28 ARM 0x2A SuperH 0x32 IA-64 0x3E x86-64 0xB7 AArch64 0xF3 RISC-V
0x14		4		e_version	Definido para 1 para a versão original de ELF.
0x18		4	8	e_entry	Este é o endereço de memória do ponto de entrada de onde o processo inicia a execução. Este campo é do tamanho de 32 ou 64 bits dependendo do formado definido anteriormente.
0x1C	0x20	4	8	e_phoff	Aponta para o início da tabela de cabeçalho do programa. Normalmente segue o cabeçalho de arquivo imediatamente, fazendo do deslocamento (offset) 0x34 ou 0x40 para executáveis ELF de 32 e 64 bits, respectivamente.
0x20	0x28	4	8	e_shoff	Aponta para o início da tabela de cabeçalho de seção.
0x24	0x30	4		e_flags	A interpretação deste campo depende da arquitetura alvo.
0x28	0x34	2		e_ehsize	Contém o tamanho deste cabeçalho, normalmente 64 Bytes para o formato de 64 bits e 52 Bytes para o formato de 32 bits.
0x2A	0x36	2		e_phentsize	Contem o tamanho de uma entrada de tabela de cabeçalho de programa.
0x2C	0x38	2		e_phnum	Contem o número de entradas na tabela de cabeçalho e programa.
0x2E	0x3A	2		e_shentsize	Contem o tamanho de uma entrada de tabela de cabeçalho de seção.
0x30	0x3C	2		e_shnum	Contem o número de entradas na tabela de cabeçalho de seção.
0x32	0x3E	2		e_shstrndx	Contem o índice da entrada da tabela de cabeçalho de seção que contem os nomes de seção.

Ferramentas

• readelf é um utilitário para binários do UNIX que mostra informações sobre um ou mais arquivos ELF. Um implementação da GPL é disponível pelo GNU Binutils.
• elfdump é um comando do Solaris para ver informações sobre os arquivos elf.
• objdump mostra um grande gama de informações sobre os arquivos ELF e outros tipos de objeto.

Ver também

• Portable Executable (PE)
• DWARF
• Mach-O

Referências

1. "SYSTEM V RELEASE 4 Programmer's Guide: ANSI C and Programming Support Tools", AT & T (Corporate Author), 800 paginas, 24 de Dezembro de 1992. ISBN 0-13-933706-7 ou ISBN 978-0130206299
2. "Unix System V: Understanding Elf Object Files and Debugging Tools (Programmer Collection)", Mary Lou Nohr, Prentice Hall, Outubro de 1993, ISBN 0-13-933706-7
3. «Available lexers — Pygments». pygments.org
4. «ELF Header». Sco.com. Julho de 2000. Consultado em 7 de fevereiro de 2014
5. «LXR linux/include/linux/elf.h». linux.no. Consultado em 27 de abril de 2015