linux进程系列(3)父子进程变量虚拟内存地址相同但变量值不同的问题

你的名字 2022-07-15 10:27 67阅读 0赞

首先，我们来看一个实例：

process\_fork3.c

/\*  
 \* process\_fork3.c  
 \*  
 \*  Created on: 2016-11-13  
 \*      Author: river  
 \*/  
/\*  
 \* process\_fork.c  
 \*  
 \*  Created on: 2016-11-11  
 \*      Author: river  
 \*/  
  
\#include <unistd.h>  
\#include <string.h>  
\#include <fcntl.h>  
\#include <stdio.h>  
\#include <stdlib.h>  
  
//全局变量  
int g\_v = 30;  
  
int main()  
\{

int a\_v = 30;//局部变量  
    static int s\_v = 30;//静态变量

pid\_t pid;  
    pid = fork();//创建子进程  
    //在fork之后会运行2个进程（父进程、子进程）  
    if(pid < 0)  
    \{  
        perror("fork error");  
    \}  
    else if(pid > 0)  
    \{//父进程（在父进程中fork返回的是子进程的pid）  
     //父进程执行的代码...  
        g\_v = 40;  
        a\_v = 40;  
        s\_v = 40;  
        printf("I am parent process pid is %d\\n", getpid());  
        printf("g\_v: %p, a\_v: %p, s\_v: %p\\n\\n\\n", &g\_v, &a\_v, &s\_v);  
    \}  
    else  
    \{//子进程（在子进程中fork返回的是0）  
     //子进程执行的代码...  
        printf("kkkpid: %d, g\_v:%d, a\_v:%d, s\_v:%d\\n", getpid(), g\_v, a\_v, s\_v);//父子进程都执行  
        g\_v = 50;  
        a\_v = 50;  
        s\_v = 50;  
        printf("I am child process pid is %d\\n", getpid());  
        printf("g\_v: %p, a\_v: %p, s\_v: %p\\n\\n\\n", &g\_v, &a\_v, &s\_v);  
    \}

printf("pid: %d, g\_v:%d, a\_v:%d, s\_v:%d\\n\\n\\n", getpid(), g\_v, a\_v, s\_v);//父子进程都执行  
  
    sleep(1);//睡眠1s使得父子进程可以交替运行  
  
    exit(0);  
\}

上面的例子，我们定义3个变量，分别是全局变量、局部变量、静态变量，并都赋予初始值30，在父进程中都修改为40，并打印三个变量的地址，在子进程中都修改为50，并打印三个变量的地址，最后父子进程分别打印三个变量的值。

程序运行输出结果为：

I am parent process pid is 21268  
g\_v: 0x804a034, a\_v: 0xbf8e1528, s\_v: 0x804a038  
  
  
pid: 21273, g\_v:30, a\_v:30, s\_v:30  
pid: 21268, g\_v:40, a\_v:40, s\_v:40  
  
  
I am child process pid is 21273  
g\_v: 0x804a034, a\_v: 0xbf8e1528, s\_v: 0x804a038  
  
  
pid: 21273, g\_v:50, a\_v:50, s\_v:50  
  
  
  
     从上面的输出结果我们可以看到父进程的ID是21268，子进程的ID是21273，我们用绿色标示了父进程的输出信息，蓝色标示了子进程的输出信息。

对于pid: 21273, g\_v:30, a\_v:30, s\_v:30这一句的解释是 在程序运行开始我们将三个变量都初始化为30，因此子进程在没有对三个变量进行修改之前，我们打印的三个变量的值是从父进程中继承而来的数值（注意父进程是在fork之后对三个变量修改为40的，所以父进程拷贝到子进程中的三个变量的值仍然是父进程初始化为30的值），这也就验证了上一篇文章中提到的子进程会遗留父进程中的数据。

我们会看到这样一个现象：

I am parent process pid is 21268

g\_v: 0x804a034, a\_v: 0xbf8e1528, s\_v: 0x804a038

I am child process pid is 21273  
      g\_v: 0x804a034, a\_v: 0xbf8e1528, s\_v: 0x804a038

父进程变量的地址与子进程变量的地址是一样的，也就是说不同的进程的变量却有相同的虚拟地址（注：程序中变量的地址都是虚拟地址，而非物理地址）。原因是内核会为每个进程分配4G的虚拟地址空间，这4G的虚拟地址空间地址分布都是一样的，由于子进程虚拟地址空间的数据都是从父进程中拷贝而来的，都是一样的，因此相同的数据在4G的虚拟地址空间中的分布也是一样的。那为什么相同的虚拟地址（变量地址）最终会得到不同的变量值呢？原因是虽然虚拟地址分布是一样的，但是由于相同的虚拟地址映射到不同的物理地址，所以我们才会得到不同的变量值。

下面的示图描了这一点：

![Center][]

从上图可以看到，虽然父进程与子进程中三个变量虚拟地址是一样的，但是映射到不同的物理地址就得到了不同的数值。

[Center]: /images/20220715/d28dbe9180a54044b3944e000990679f.png