シンボルテーブル

オブジェクトファイルのシンボルテーブルは、プログラムのシンボル定義または参照の探索と再配置に必要な情報を保持します。シンボルテーブルインデックスは、この配列への添字です。インデックス 0 はシンボルテーブルの先頭エントリを指定し、また未定義シンボルインデックスとして機能します。先頭エントリの内容は、このセクションの後の方で記述します。

シンボルテーブルエントリの形式 (sys/elf.h で定義されている) は、次のとおりです。

typedef struct {
        Elf32_Word      st_name;
        Elf32_Addr      st_value;
        Elf32_Word      st_size;
        unsigned char   st_info;
        unsigned char   st_other;
        Elf32_Half      st_shndx;
} Elf32_Sym;

typedef struct {
        Elf64_Word      st_name;
        unsigned char   st_info;
        unsigned char   st_other;
        Elf64_Half      st_shndx;
        Elf64_Addr      st_value;
        Elf64_Xword     st_size;
} Elf64_Sym;

st_name

この構成要素は、オブジェクトファイルのシンボル文字列テーブルへのインデックス (シンボル名の文字表現を保持する) を保持します。値が 0 以外の場合、その値はシンボル名を与える文字列テーブルインデックスを表します。値が 0 の場合、シンボルテーブルエントリに名前は存在しません。

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注 -

外部 C シンボルは、C とオブジェクトファイルのシンボルテーブルにおいて同じ名前を持ちます。

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st_value

この構成要素は、関連付けられているシンボルの値を与えます。この値は、絶対値やアドレスなど (状況に依存する) を表します。「シンボル値」を参照してください。

st_size

多くのシンボルは、関連付けられているサイズを持っています。たとえば、データオブジェクトのサイズは、データオブジェクトに存在するバイト数です。この構成要素は、シンボルがサイズを持っていない場合またはサイズが不明な場合、0 を保持します。

st_info

この構成要素は、シンボルの種類と結び付けられる属性を指定します。値と意味のリストを以下に示します。次のコードは、値 (sys/elf.h で定義されている) の処理方法を示します。

#define ELF32_ST_BIND(i)             ((i) >> 4)
#define ELF32_ST_TYPE(i)             ((i) & 0xf)
#define ELF32_ST_INFO(b, t)          (((b)<<4)+((t)&0xf))

#define	ELF64_ST_BIND(info)		        ((info) >> 4)
#define	ELF64_ST_TYPE(info)		        ((info) & 0xf)
#define	ELF64_ST_INFO(bind, type)    (((bind)<<4)+((type)&0xf))

st_other

この構成要素は、現在シンボルの可視性のために使用されています。値とその意味に関しては、後述のとおりです。以下のコードは、32 ビットオブジェクトと 64 ビットオブジェクトについて値を操作する方法を示しています。その他のビットは 0 を含んでおり、特に意味はありません。

#define ELF32_ST_VISIBILITY(o)       ((o)&0x3)
#define ELF64_ST_VISIBILITY(o)       ((o)&0x3)

st_shndx

すべてのシンボルテーブルエントリは、何らかのセクションに関して定義されます。この構成要素は、該当するセクションヘッダーテーブルインデックスを保持します。いくつかのセクションインデックスは、特別な意味を示します。表 7-12 を参照してください。

シンボルの結び付けは、リンクの可視性と動作を決定します。

STB_LOCAL

ローカルシンボルは、ローカルシンボルの定義が存在するオブジェクトファイルの外部では見えません。同じ名前のローカルシンボルは、互いに干渉することなく複数のファイルに存在できます。

STB_GLOBAL

大域シンボルは、結合されるすべてのオブジェクトファイルで見ることができます。あるファイルの大域シンボルの定義は、その大域シンボルへの別ファイルの未定義参照を解決します。

STB_WEAK

ウィークシンボルは大域シンボルに似ていますが、ウィークシンボルの定義の優先順位は大域シンボルの定義より低いです。

STB_LOOS - STB_HIOS

この範囲の値 (両端の値も含む) は、オペレーティングシステム特有のセマンティクス用に予約されています。

STB_LOPROC - STB_HIPROC

この範囲の値は、プロセッサ固有の使用方法に対して予約されます。

大域シンボルとウィークシンボルは、主に 2 つの点で異なります。

• リンカーは、いくつかの再配置可能オブジェクトファイルを結合するとき、同じ名前の STB_GLOBAL シンボルの複数の定義を許可しない。一方、定義された大域シンボルが存在している場合、同じ名前のウィークシンボルが現れてもエラーは発生しない。リンカーは大域定義を使用し、ウィーク定義を無視する。

  同様に、共通シンボルが存在している場合 (つまり、SHN_COMMON を保持している st_shndx フィールドが存在するシンボルが存在している場合)、同じ名前のウィークシンボルが現れてもエラーは発生しない。リンカーは共通定義を使用し、ウィーク定義を無視する。詳細は、「シンボル解析」を参照してください。

• リンカーは、アーカイブライブラリ (「アーカイブ処理」を参照) を検索するとき、大域シンボル (未定義または一時的) の定義が存在するアーカイブ構成要素を抜き出す。構成要素の定義は、大域シンボルまたはウィークシンボル

  リンカーはデフォルトでは、未定義のウィークシンボルを解決するためのアーカイブ構成要素を抜き出さない。解決されていないウィークシンボルは、値 0 を持つ。-z weakextract を使用すると、このデフォルトの動作が無効になり、ウィーク参照がアーカイブ構成要素を抜き出すことができる。

ウィークシンボルは、主にシステムソフトウェアでの使用を意図したものです。アプリケーションプログラムでの使用は推奨されません。

各シンボルテーブルにおいて、STB_LOCAL 結び付きが存在するすべてのシンボルは、ウィークシンボルと大域シンボルの前に存在します。「セクション」に記述されているとおり、シンボルテーブルセクションの sh_info セクションヘッダー構成要素は、最初のローカルではないシンボルに対するシンボルテーブルインデックスを保持します。

シンボルの種類は、関連付けられている実体に関する一般的分類を行います。

STT_NOTYPE

シンボルの種類は指定されません。

STT_OBJECT

シンボルは、データオブジェクト (変数や配列など) と関連付けられています。

STT_FUNC

シンボルは、関数または他の実行可能コードに関連付けられています。

STT_SECTION

シンボルは、セクションに関連付けられています。この種類のシンボルテーブルエントリは主に再配置を行うために存在しており、通常、STB_LOCAL に結び付けられています。

STT_FILE

慣例により、シンボルの名前はオブジェクトファイルに対応するソースファイルの名前を与えます。ファイルシンボルは STB_LOCAL に結び付けられており、セクションインデックスは SHN_ABS であり、ファイルシンボル (存在する場合) はファイルの他の STB_LOCAL シンボルの前に存在します。SHT_SYMTAB のシンボルインデックス 1 は、ファイル自身を表す STT_FILE シンボルです。慣例により、この後にはファイルの STT_SECTION シンボルと、ローカルシンボルに短縮されている大域シンボルが続きます (詳細は、「シンボル範囲の縮小」と、第 5 章「バージョンアップ」を参照)。

STT_COMMON

このシンボルは、初期設定されていない共通ブロックを表しますが、これは STT_OBJECT とまったく同じに扱われます。

STT_LOOS - STT_HIOS

この範囲の値 (両端の値を含む) は、オペレーティングシステム固有のセマンティクス (意味的用途) のために予約されています。

STT_LOPROC - STT_HIPROC

この範囲の値 (両端の値を含む) は、プロセッサ固有の使用方法に対して予約されています。

共有オブジェクトファイルの関数シンボル (STT_FUNC タイプが存在する) は、特別な意味を持っています。別のオブジェクトファイルが共有オブジェクトの関数を参照すると、リンカーは参照されるシンボルのプロシージャのリンクテーブルエントリを自動的に作成します。STT_FUNC 以外のタイプの共有オブジェクトシンボルは、プロシージャのリンクテーブルから自動的には参照されません。

シンボルの可視性は、(再配置可能オブジェクトの中に指定することもできますが、) シンボルがいったん実行可能ファイルまたは共有オブジェクトの一部になってからどのようにアクセスされるかを定義します。

STV_DEFAULT

STV_DEFAULT 属性を持つシンボルの可視性は、シンボルの結合タイプで指定されたものになります。つまり、大域シンボルおよびウィークシンボルは、それらの定義するコンポーネント (実行可能ファイルまたは共有オブジェクト) の外から見ることができます。ローカルシンボルは、後述のように「隠されて」います。また、大域シンボルおよびウィークシンボルは「横取り可能な」ものです。つまり、それらは別のコンポーネント内の同じ名前の定義によってオーバーライドが可能なものです。

STV_PROTECTED

現在のコンポーネン内で定義されたシンボルは、それが他のコンポーネント内で参照可能であるが横取り可能ではない場合、保護されています。つまり、定義するコンポーネント内からのそのようなシンボルへの参照は、たとえデフォルトの規則によって間に入るような別のコンポーネントの定義があったとしても、そのコンポーネントの定義にもとづいて解決されなければなりません。STB_LOCAL 結合を持つシンボルは、STV_PROTECTED 可視性を持ちません。

STV_HIDDEN

現在のコンポーネント内で定義されたシンボルは、その名前が他のコンポーネントから参照することができない場合、「隠されて」います。そのようなシンボルは、保護される必要があります。この属性は、コンポーネントの外部インタフェースの管理に使用されます。そのようなシンボルによって指定されたオブジェクトは、そのアドレスが外部に渡された場合、他のコンポーネントから参照できることに留意してください。

再配置可能オブジェクトに含まれた「隠された」シンボルは、その再配置可能オブジェクトが実行可能ファイルまたは共有オブジェクトに含まれる時には、リンカーによって削除されるか STB_LOCAL 結合に変換されます。

STV_INTERNAL

この可視性の属性は、現在予約されています。将来使用される場合は、そのセマンティクスは少なくとも STV_HIDDEN と同じくらい制約の厳しいものとなります。

可視性の属性は、リンク編集中、実行可能ファイルまたは共有オブジェクト内のシンボルの解決には全く影響をおよぼしません。このような解決は、結合タイプによって制御されます。いったんリンカーがその解決を選択すると、これらの属性は以下の 2 つの必要条件を課します。どちらの必要条件も、リンクされるコード内の参照は、属性の利点を利用するために最適化されるという事実に基づくものです。

• 1 つ目に、すべてのデフォルトでない可視性の属性は、シンボルの参照に適用される際、その参照を満たすための定義は現在の実行可能ファイルまたは共有オブジェクト内で提供されなければならないという条件を課します。このようなシンボルの参照がリンクされるコンポーネント内に定義を持たない場合は、その参照は STB_WEAK 結合を持つ必要があり、0 に解決されます。

• 2 つ目に、名前への参照または名前の定義がデフォルトでない可視性の属性を持つシンボルである場合、その可視性の属性はリンクされるオブジェクト内の解決シンボルへ伝達されなければなりません。特定のシンボルへの参照または特定のシンボルの定義に対して異なる可視性の属性が指定されている場合は、最も制約の厳しい可視性の属性が、リンクされるオブジェクト内の解決シンボルへ伝達されなければなりません。属性は、最も制約の少ないものから最も制約の厳しいものの順に、STV_PROTECTED、STV_HIDDEN、STV_INTERNAL となります。

シンボル値がセクション内の特定位置を参照すると、セクションインデックス構成要素 st_shndx は、セクションヘッダーテーブルへのインデックスを保持します。再配置時にセクションが移動すると、シンボル値も変化し、シンボルへの参照はプログラム内の同じ位置を指し示し続けます。いくつかの特殊セクションのインデックス値は、他の意味付けがされています。

SHN_ABS

シンボルは、絶対値 (再配置が行われても変化しない) を持ちます。

SHN_COMMON

シンボルは、割り当てられていない共通ブロックを示します。シンボル値は、セクションの sh_addralign 構成要素に類似した整列制約を与えます。つまり、リンカーは st_value の倍数のアドレスにシンボル記憶領域を割り当てます。シンボルのサイズは、必要なバイト数を示します。

SHN_UNDEF

このセクションテーブルインデックスは、シンボルが未定義であることを意味します。リンカーがこのオブジェクトファイルを、示されたシンボルを定義する他のオブジェクトファイルに結合すると、このシンボルに対するこのファイルの参照は実際の定義に結び付けられます。

前述したとおり、インデックス 0 (STN_UNDEF) のシンボルテーブルエントリは予約されています。このシンボルテーブルエントリは以下の値を保持します。

シンボル値

異なる複数のオブジェクトファイル型のシンボルテーブルエントリは、st_value 構成要素に対してわずかに異なる解釈を持ちます。

• 再配置可能ファイルでは、st_value はセクションインデックスが SHN_COMMON であるシンボルに対する整列制約を保持する

• 再配置可能ファイルでは、st_value は定義されたシンボルに対するセクションオフセットを保持する。つまり、st_value は、st_shndx が識別するセクションの先頭からのオフセット

• 実行可能オブジェクトファイルと共有オブジェクトファイルでは、st_value は仮想アドレスを保持する。これらのファイルのシンボルを実行時リンカーに対してより有用にするために、セクションオフセット (ファイル解釈) の代わりに、セクション番号が無関係な仮想アドレス (ファイル解釈) が使用される

シンボルテーブル値は、異なる種類のオブジェクトファイルでも似た意味を持ちますが、適切なプログラムはデータに効率的にアクセスできます。

レジスタシンボル

SPARC アーキテクチャは、レジスタシンボル (大域レジスタを初期化するシンボル) をサポートします。レジスタシンボルに対するシンボルテーブルエントリには、以下の値が入ります。

特定の大域レジスタのエントリが存在しないことは、その特定の大域レジスタがオブジェクトで使用されないことを意味します。