1.目标文件的常用格式

目标文件是源代码编译后未进行链接的中间文件（Windows的.obj和Linux的.o），与可执行文件（Windows的.exe和Linux的ELF）的结构和内容相似，因此跟可执行文件采用同一种格式存储。PC平台常见的可执行文件格式主要有Windows的PE（Portable Executable）和Linux的ELF（Executable and Linkable Format）。PE和ELF都是通用目标文件格式（COFF，Common Object File Format）的变种。在Windows下，我们将目标文件与可执行文件统称为PE-COFF文件，Linux统称为ELF文件。除此之外，还有些不常用的目标文件与可执行文件格式，比如Intel和Microsoft以前使用的对象模型文件（OMF，Object Module File）、Unix的最初使用的a.out和MS-DOS的.COM格式等。

不光是可执行文件按照可执行文件格式存储，动态链接库（DLL，Dynamic Linking Library）（Windows的.dll和Linux的.so）及静态链接库（Static Linking Library）（Windows的.lib和Linux的.a）都按照可执行文件格式存储。它们在Windows下都按照PE-COFF格式存储，Linux下按照ELF格式存储。静态链接库稍有不同，它是把所有目标文件打包成一个文件，再加上一些索引，可以简单理解为一个包含很多目标文件的文件包。

Linux下的ELF文件主要有如下几种：

Linux下可以根据file命令查看上面表格中列出的四种ELF文件的格式。 （1）目标文件.o。 编译如下代码生成目标文件。

//@file:foo.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int foo()
{
    cout<<"hello world"<<endl;
}

编译生成目标文件foo.o:

g++ -c foo.cpp -o foo.o

使用file命令查看foo.o文件类型：

file foo.o
foo.o: ELF 64-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped

（2）共享目标文件.so，以C++标准库/lib64/libstdc++.so.6.0.19为例。

file /lib64/libstdc++.so.6.0.19
/lib64/libstdc++.so.6.0.19: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (GNU/Linux), dynamically linked, BuildID[sha1]=8941888bf8ee9ced585599be5397a385fc1c73ce, stripped

（3）可执行文件，以GNU的Shell /usr/bin/bash为例。

file /usr/bin/bash
/usr/bin/bash: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.6.32, BuildID[sha1]=d0c7bc3186c85673fb2b14c90ab92eeaa27a18a5, stripped

（4）核心转储文件core dump。 编译如下代码生成可执行文件a.out，运行a.out访问非法地址NULL后生成core文件。

//@file：main.cpp
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int* iBar = NULL;
    cout<<"*iBar"<<*iBar<<endl;
}

编译并运行：

g++ main.cpp
./a.out
Segmentation fault (core dumped)

使用file命令查看core文件类型：

file core.28355
core.28355: ELF 64-bit LSB core file x86-64, version 1 (SYSV), SVR4-style, from './a.out'

可见，Linux下的目标文件.o，共享目标文件.so、可执行文件以及核心转储文件core dump均属于ELF文件。

2.目标文件与可执行文件格式的小历史

目标文件与可执行文件的格式和操作系统和编译器密切相关，不同的系统平台下会有不同的格式，但是这些格式又大同小异，可以说，目标文件与可执行文件格式的历史几乎是操作系统的发展史。

COFF是由Unix System V Release 3首次提出并使用的格式规范，后来Microsoft在其基础上，制定了PE格式标准，并将其应用于自家的Windows NT系统。后台，System V Release 4 在 COFF的基础上引入了ELF格式，目前流行的Linux系统也是以ELF作为基本的可执行文件格式。这也是为什么目前PE和ELF如此相似的原因，因为它们都是源于同一种可执行文件格式COFF。

在COFF之前，Unix最早的可执行文件格式是a.out格式，中文意为汇编器输出。因其设计简单，以至于后来共享库出现的时候，a.out格式变得捉襟见肘，难以满足共享库实现的要求，于是从Unix System V Release 3开始被COFF取代。由于COFF格式的设计非常通用，以至于COFF的继承者PE和ELF目前还在被广泛地使用。COFF的主要贡献是在目标文件中引入了“段”的机制，不同的目标文件可以拥有不同数量及不同类型的段。另外，还定义了调试数据的格式。

参考文献

[1]俞甲子,石凡.程序员的自我修养——链接、装载与库[M].北京:电子工业出版社,2009-04.C3.1目标文件格式.P56-58 [2]wikipedia.COFF [3]wikipedia.a.out