【Linux】程序地址空间

蔚落 2021-12-03 04:43 228阅读 0赞

#### 程序地址空间的理解 ####

*  程序的地址空间并不是真的物理内存，只是进程的一个地址空间
 *  程序的地址空间本质就是一个描述地址分配的结构体
 *  程序的地址空间只是一个虚拟的地址，两个进程可能有相同的一个地址。  
    **来段代码感受一下：**

1 #include <stdio.h>
      2 #include <unistd.h>
      3 #include <stdlib.h>
      4 
      5 int g_val=0;
      6 int main()
      7 {
      8     pid_t id=fork();
      9     if(id<0)
     10     {
     11         perror("fork");
     12         return 0;
     13     }
     14     else if(id==0)    //child
     15     {
     16         printf("child[%d]:%d:%p\n",getpid(),g_val,&g_val);
     17     }
     18     else    //parent
     19     {
     20         printf("parent[%d]:%d:%p\n",getppid(),g_val,&g_val);
     21     }
     22     sleep(1);
     23     return 0;
     24 }

![在这里插入图片描述][20190719205413921.png]  
这里输出变量的值一样很好理解，可是地址竟然也一模一样！！那么两者指向同一个物理内存吗?  
想知道答案，先看下面的代码~

1 #include <stdio.h>
      2 #include <unistd.h>
      3 #include <stdlib.h>
      4 
      5 int g_val=0;
      6 int main()
      7 {
      8     pid_t id=fork();
      9     if(id<0)
     10     {
     11         perror("fork");
     12         return 0;
     13     }
     14     else if(id==0)    //child
     15     {
     16         g_val=100;
     17         printf("child[%d]:%d:%p\n",getpid(),g_val,&g_val);
     18     }
     19     else    //parent
     20     {
     21         sleep(3);
     22         printf("parent[%d]:%d:%p\n",getppid(),g_val,&g_val);
     23     }
     24     sleep(1);
     25     return 0;
     26 }

![在这里插入图片描述][20190719205509990.png]  
从上面的代码可以看出二者其实并不是同一个物理空间，否则就不会出现不同的值。在Linux 地址下，我们把上面这种地址叫做虚拟地址，在C/C++下看到的地址也都是虚拟地址。  
物理内存用户一般看不到，是由OS进行统一管理。OS负责将虚拟地址转化为物理地址（转化的方式：映射关系 即页表+MMU）

#### 设置虚拟地址的作用 ####

1） 让进程看起来像独占整个系统资源（方便用户理解）

> 举个例子：富翁有五百亿和五个私生子，他们五个私生子并不知道彼此的存在，所以他们每个人都以为自己有五百亿的资产可以继承。而现实是他们并不是每个人都有五百亿的资产，只是富翁给他们的错觉，让他们以为自己独占那么多资产。

2）让所有进程可以以同样的方式访问内存（方便进程快速访问）。  
3）让软件和OS介入是为了保护物理内存不会被随意破坏。

#### 进程地址空间 ####

出现进程相当于 PCB+地址空间+映射关系（页表+MMU）  
每个进程都有一个虚拟空间，虚拟地址必须映射到物理空间才能取到内容。

#### 页表的简单结构：二级页表 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x5XzY2OTk_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**注意：** 页目录占用的资源是一定的，不过页框是通过映射得出的，所以可以节省很多资源。

[20190719205413921.png]: /images/20211203/a66b8b8605da448b89c177ed051e4cf5.png
[20190719205509990.png]: /images/20211203/9be46c31883b4004bfa7b267d22d652b.png
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