11.1 .out文件
本版UNIX的可执行文件是.out格式，如果你在UNIX下用gcc编译程序，它默认会生成一个名为“a.out”的可执行文件。尽管现在的UNIX/Linux基本上用ELF（EXECUTABLE AND LINKABLE FORMAT）代替了.out做为可执行（以及目标和库）文件的标准格式，而且ELF对于动态链接、扩展库和面向对象语言（比如C++）有着更好的支持，但作为一个时代的标记，.out文件曾经扮演过重要的角色，而且ELF也由它发展而来，因此了解.out的格式是很有意义的。
.out文件最多可包含七个部分：可执行头（exec header）、程序段（Text segment）、数据段（data segment）、程序重定向表（text relocation）、数据重定向表（data relocation）、符号表（symbol table）和字符串表（string table）如图11-1所示。
图11-1 .out文件格式
其中只有可执行头是必须的，其他段都是可选的。
11.1.1 可执行头
其结构定义如下：
struct exec {
unsigned long a_midmag;
unsigned long a_text;
unsigned long a_data;
unsigned long a_bss;
unsigned long a_syms;
unsigned long a_entry;
unsigned long a_trsize;
unsigned long a_drsize;
};
对于16位CPU，它占用16字节，对于32位CPU，占用32字节。
— a_midmag
a_midmag是魔术数，它标识了可执行文件的格式，取值如下：
#define OMAGIC 0407 /* old impure format */
#define NMAGIC 0410 /* read-only text */
#define ZMAGIC 0411 /* demand load format */
#define QMAGIC 0314 /* "compact" demand load format */
OMAGIC表示程序段是可写的，在空间上和数据段连续。
NMAGIC表示程序段是只读的，并且空间上和数据段不连续，它和数据段的起始地址都是8K边界。
ZMAGIC表示程序段和数据段是通过两套活动页寄存器映射的，程序段是只读的。
QMAGIC目前还不支持。
— a_text
程序段（text segment）大小，字节数。
— a_data
已初始化的数据段大小。
— a_bss
未初始化的数据段大小（bss = block started by symbol）。
— a_syms
符号表（symbol table）大小，字节数。
— a_entry
程序入口地址。
— a_trsize
程序重定向表（text relocation）大小。
— a_drsize
数据重定向表（data relocation）大小。
11.1.2 程序段
编译后的机器代码，它从0地址开始，只读。
11.1.3 数据段
它包含了已初始化的全局变量值。未初始化的全局变量并不在可执行文件中记录，而会在创建对应进程时分配空间，而因为没有初值，所以不需要记录。
11.1.4 程序和数据重定向表
它记录了程序段中哪些符号（全局变量和函数）需要重定向，链接器（link editor）会根据该表和符号表来设定它们的绝对地址，因为这在编译阶段是不可能知道的。
比如，有一段代码在main.c中：
int xx, yy;
void main()
{
xx = 1;
yy = 2;
}
在编译（还未链接）后，其汇编代码如下：
.globl _main
_main:
mov &xx, R0
mov 1, (R0)
mov &yy, R1
mov 2, (R1)
rts PC
由于还未链接，xx、yy的空间还未被分配，所以&xx、&yy用其他值比如0代替，并把它们记录到程序重定向表中，它们会在链接阶段被替换为真正的地址。
所以对应的机器码如图 11-2 所示：
图11-2 程序对应机器指令
目标文件main.o中的代码（数据）重定向记录结构如下：
struct relocation_info
{
int r_address;
unsigned int r_symbolnum : 24,
r_pcrel : 1,
r_length : 2,
r_extern : 1,
r_baserel : 1,
r_jmptable : 1,
r_relative : 1,
r_copy : 1;
};
（1）r_address
它表示需要重定向的符号相对于代码段（或数据段）的偏移量，字节数。上例中&xx对应值就是2，而&yy是10。
