存储空间中PE文件的作用与管理，您了解多少？

PE文件（Portable Executable，可移植的可执行文件）是Windows操作系统中常见的文件格式，用于存储程序代码和数据，在存储空间中，PE文件具有特定的结构和布局，以便操作系统能够正确地加载和执行它们，以下是关于存储空间中的PE文件的一些详细描述：

PE文件的结构

PE文件由多个部分组成，包括头部信息和区块（Section），头部信息包含了文件的元数据，如文件大小、入口点、区块数量等；而区块则包含了实际的程序代码、数据和其他资源。

1、头部：

DOS头：用于在DOS系统中加载程序，但现代Windows系统不再使用它来执行程序。

PE头：包含Windows操作系统加载可执行文件的重要信息，如文件类型、子系统类型、机器类型等。

节表：描述了各个节在整个文件中的位置与加载入内存后的位置，同时定义了节的属性（只读、可读写、可执行等）。

2、区块：

每个PE文件至少包含一个区块，通常是“.text”区块，用于存储程序代码。

其他常见的区块包括“.data”（已初始化的数据）、“.rdata”（只读数据）、“.bss”（未初始化的数据）等。

PE文件的地址偏移

PE文件中的几个重要地址概念包括虚拟地址（VA）、相对虚拟地址（RVA）和文件偏移地址（FOA）：

VA（Virtual Address）：PE文件映射到内存空间时的虚拟地址。

RVA（Relative Virtual Address）：相对于ImageBase的偏移量，用于在磁盘文件中定位数据。

FOA（File Offset Address）：PE文件在磁盘上存放时，数据相对于文件开头位置的偏移量。

PE文件的内存映射

当PE文件被执行时，Windows装载器（PE装载器）会将PE文件映射到内存空间中，这个过程涉及以下几个步骤：

1、创建文件内核对象：使用CreateFile()函数打开PE文件，获得文件内核对象句柄。

2、创建文件映射对象：使用CreateFileMapping()函数创建文件映射对象，将PE文件的内容映射到内存中。

3、映射视图：使用MapViewOfFile()函数将文件映射对象映射到进程的地址空间中，获得映射基址（ImageBase）。

PE文件的分页对齐

为了提高读写速度和内存管理效率，PE文件中的区块在磁盘和内存中的对齐方式有所不同：

磁盘对齐粒度（FileAlignment）：通常为0x200字节（512B），但现代编译器可能将其设置为0x1000字节（4KB）。

内存对齐粒度（SectionAlignment）：通常为0x1000字节（4KB），这是系统页面大小。

表格示例

以下是一个简化的PE文件结构表格示例：

部分	大小（字节）	描述
DOS头	64	包含MZ标记和指向PE头的指针
PE头	248	包含文件类型、子系统类型等信息
节表	变长	描述各个节在整个文件中的位置和属性
.text 区块	变长	存储程序代码
.data 区块	变长	存储已初始化的数据
.rdata 区块	变长	存储只读数据
.bss 区块	变长	存储未初始化的数据

FAQs

Q1: PE文件的头部信息主要包括哪些内容？

A1: PE文件的头部信息主要包括DOS头、PE头和节表，DOS头用于在DOS系统中加载程序，但现代Windows系统不再使用它来执行程序；PE头包含Windows操作系统加载可执行文件的重要信息，如文件类型、子系统类型、机器类型等；节表描述了各个节在整个文件中的位置与加载入内存后的位置，同时定义了节的属性。

Q2: PE文件在内存中的映射基址是如何确定的？

A2: PE文件在内存中的映射基址（ImageBase）是由Windows装载器（PE装载器）在载入PE文件时动态确定的，这个基址是PE文件映射到内存空间的起始位置，可以通过模块句柄访问内存中的其他数据结构，默认情况下，Visual C++建立的EXE文件基地址是00400000h，DLL文件基地址是10000000h，但可以在创建应用程序时通过链接程序的/BASE选项进行更改。

小编有话说

PE文件作为Windows操作系统中的核心文件格式之一，其结构和映射机制对于理解Windows程序的运行原理至关重要，通过深入了解PE文件的内部结构和内存映射过程，我们可以更好地掌握Windows编程和调试技巧，提高软件开发的效率和质量，希望本文能够帮助读者对PE文件有一个全面的认识和理解。