Linux 进程(七) 进程地址空间

 虚拟地址/线性地址

        学习c语言的时候我们经常会用到 “&” 符号,以及下面这张表,那么取出来的地址是否对应的是真实的物理地址呢?下面我们来写代码一步一步的验证。

        从上面这张图不难看出,从正文代码,到命令行参数环境变量,的地址依次是从低到高的,我们来写一段代码验证一下。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int g_unval;
int g_val= 100;int main()
{printf("code addr:%p\n",main);printf("init data addr:%p\n",&g_val);printf("uninit data addr: %p\n",&g_unval);char* heap = (char*)malloc(20);printf("heap addr:%p\n",heap);printf("stack addr:%p\n",&heap);return 0;
}

        从这里我们不难发现:地址确实是从高到低依次出现的。

        那么命令行参数以及环境变量呢,下面我们再多写几组代码。

int g_unval;
int g_val= 100;int main(int argc,char* argv[],char* env[])
{printf("code addr:%p\n",main);printf("init data addr:%p\n",&g_val);printf("uninit data addr: %p\n",&g_unval);char* heap = (char*)malloc(20);char* heap1 = (char*)malloc(20);char* heap2 = (char*)malloc(20);char* heap3 = (char*)malloc(20);printf("heap addr:%p\n",heap);printf("heap1 addr:%p\n",heap1);printf("heap2 addr:%p\n",heap2);printf("heap3 addr:%p\n",heap3);printf("stack addr:%p\n",&heap);printf("stack1 addr:%p\n",&heap1);printf("stack2 addr:%p\n",&heap2);printf("stack3 addr:%p\n",&heap3);for(int i = 0; argv[i] ; i++){printf("argv[%d] addr: %p\n",i,argv[i]);}for(int i = 0; env[i];i++){printf("env[%d] addr: %p\n",i,env[i]);}return 0;
}

        从上面的结果我们不难发现,栈和堆的地址的是相对而生的,而且命令行参数的的地址确实是在地址空间的最高处。

        注意:使用static 定义的变量的地址在初始化变量地址的上面,并且在未初始化地址的下,因为static会初始化变量并且赋值为1。

        下面我们来看一段代码   

int g_val = 100;int main()
{pid_t id = fork();int cnt = 0;if(id == 0){while(1){printf("i am child    process,ppid: %d,pid: %d g_val:  %d,&g_val:  %p\n "  ,getppid(),getpid(),g_val,&g_val);sleep(1);cnt++;if(cnt == 5){g_val = 200;printf("child change g_val: 100-> 200\n");}}}else{while(1){ printf("i am parent   process,ppid: %d,pid: %d g_val:  %d,&g_val: %p\n "  ,getppid(),getpid(),g_val,&g_val);sleep(1);} }return 0;
}

        上述代码,父进程和子进程同时创建,然后通过子进程修改全局变量的结果。

        代码执行的结果。

        我们发现,g_val 的值在五秒之前没有发生变化,且父子进程中 g_val地址都是相同的,这没有什么好困惑的。

        五秒之后,我们修改了g_val 的值,但是此次,g_val 打印出来的值 是不同的,但是打印出来的地址却是相同的。

        那么这是我们错了,还是计算机错了?显然计算机肯定是不会错的。那这个地址是真实存在的物理地址吗?肯定不是的,这是计算机给我们的虚拟地址/线性地址。

进程地址空间:

        所以说我们平时说的程序的地址空间是不对的,应该叫进程地址空间,那么该如何理解呢?

        什么是地址空间:每个进程都会存在一个进程地址空间,其大小为[0,4GB]。

        那么为什么会出现上述这种情况呢?

        父进程在创建子进程的的时候发生类似于浅拷贝的行为,所以子进程会继承大量父进程的属性,包括页表,页表是虚拟和物理地址真实映射的一种关系表。每一个进程都会有一张属于自己的页表。

        当子进程要修改数据的时候,触发写时拷贝。操作系统就会介入进来,为子进程专门准备一块空间,存放修改后的数据,保护了进程的独立性。但是在子进程页表上所对应的虚拟地址却没有被修改,只是子进程页表上虚拟地址对应的物理地址被修改了。

        页表上不仅仅有虚拟地址和物理地址的映射,还有权限位。当子进程尝试对数据进行修改的时候(代码默认不被修改),会触发写时拷贝,这时候引起缺页中断,操作系统介入进来,然后判断写入是否合法,当行为合法时,操作系统会为子进程开辟物理空间。然后子进程对自己的数据进行写入和修改。

        不管是c/c++ 语言,“&” 打印的都是进程的虚拟地址,所以说我们上述所观察到地址都没有改变。

        每个进程都会有进程地址空间,操作系统对这些进程地址空间 先组织在描述的管理。简单来说,进程地址空间是特定的数据结构对象。

        那么进程地址空间中都有哪些属性呢?

        根据Linux公布的源代码,task_struct 中有 mm_struct 这样一个结构体,这也是进程控制块中的,上面我们可以看到,有些 “strart” “end”  这样的字符,不难猜出,这是对进程地址空间进行区域划分,在自己的区域内的内存资源都可以被进程使用,避免越界问题。

        我们的地址空间,不具备对我们的代码和数据的保存能力,不管是代码还是数据都是在物理内存中存放的。进程给我提供了一张表,这张表页表,他映射了虚拟地址和物理地址的关系。进而将进程地址空间上(虚拟/线性)地址转化到物理内存上!

为什么要有进程地址空间和页表呢?

        a.将物理内存从无序的状态,映射到也表上变成了有序的状态。

        b.有了页表将进程管理和内存管理分开,由操作系统决定什么时候开辟内存再将物理地址写入到页表上。从而将进程管理和内存管理进行解耦。

        c.地址空间加页表是保护内存安全的重要手段,不会让进程随便的访问内存(非法访问是可以通过页表进行拦截的)。

        注意:cpu上有CR3寄存器,里面存储着页表的物理地址。

        注意:当我们申请内存的时候,是在进程的虚拟空间中申请的,这时操作系统并没有在物理内存中为我们开辟物理空间(用户还没有尝试写入的情况下)。只有当用户真正的尝试在空间上进行写入的时候,操作系统才会去开辟物理空间并在页表上建立映射关系。这种把开辟虚拟地址和开辟物理地址分开的行为,大大的提高了操作系统的效率,因为用户在开辟空间是并不一定即刻使用,避免了内存出现空转和资源的浪费。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/594699.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Django Web 开发实战-实现用户管理系统(部门管理、用户管理、注册登录、文件上传)

简介 基于Django Python Web框架 MySQL Bootstrap 开发的用户管理系统。支持增删改查、模糊搜索、分页。 功能介绍 部门管理---》已完成 用户管理---》已完成 认证&#xff08;注册/登录&#xff09;---》开发中 数据统计---》待开发 文件上传---》待开发 效果图 部门…

Rust圣经 阅读 数值类型

基本类型 Rust 每个值都有其确切的数据类型&#xff0c;分为两类&#xff1a;基本类型和复合类型。 基本类型往往是一个最小化原子类型&#xff0c;无法解构为其它类型&#xff08;一般意义上来说&#xff09;&#xff0c;由以下组成&#xff1a; 数值类型&#xff1a;有符号…

如何方便地管理多个SSH隧道:一次性解决远程数据库连接问题

在处理不对外开放端口的远程数据库时&#xff0c;SSH隧道是一种非常强大的工具。它不仅可以帮助我们安全地连接到这些数据库&#xff0c;还可以在不需要复杂配置的情况下&#xff0c;通过本地端口转发实现远程连接。但当我们需要同时管理多个隧道时&#xff0c;事情可能会变得复…

印象笔记03 衍生软件使用

印象笔记03 衍生软件使用 Verse 以下内容来源于官方介绍 VERSE是一款面向未来的智能化生产力工具&#xff0c;由印象笔记团队诚意推出。 你可以用VERSE&#xff1a; 管理数字内容&#xff0c;让信息有序高效运转&#xff1b;搭建知识体系&#xff0c;构建你的强大知识库&am…

SpringBoot之参数校验

系列文章目录 提示&#xff1a;这里可以添加系列文章的所有文章的目录&#xff0c;目录需要自己手动添加 SpringBoot之参数校验 提示&#xff1a;写完文章后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 系列文章目录前言一、参数校验的重要…

uniapp实现文字超出宽度自动滚动(在宽度范围之内不滚动、是否自动滚动、点击滚动暂停)

效果如下: 文字滚动 组件代码: <template><view class="tip" id="tip" @tap.stop="clickMove"><view class=

CMU15-445-Spring-2023-Project #0 - C++ Primer

前置任务。 Task #1 - Copy-On-Write Trie Copy-on-write (COW) Trie 在进行修改时&#xff0c;不会立即复制整个数据结构。相反&#xff0c;它会在需要修改的节点被多个引用的时候才进行复制。当要对某个节点进行写操作&#xff08;添加子节点或者继续向下insert&#xff09…

修改多选框el-checkbox样式, 大小,背景色

修改多选框el-checkbox样式, 大小,背景色 /* 背景透明 */ .el-checkbox__inner {background: transparent;border: 1px solid #00ffe5; } /* 选中样式 */ .el-checkbox__input.is-checked .el-checkbox__inner, .el-checkbox__input.is-indeterminate .el-checkbox__inner {b…

灸哥问答:分布式系统中数据一致性的问题如何解决

在分布式系统&#xff0c;数据一致性的问题是一个老生常谈&#xff0c;必须面对的一个问题&#xff0c;而且又极具挑战和复杂度的一个问题&#xff0c;针对数据一致性的问题&#xff0c;没有一个简单的单一的解决方案可以圆满解决&#xff0c;是需要结合具体的场景&#xff0c;…

人工智能技术在教育行业有哪些应用?

人工智能技术在教育行业有以下几个主要应用&#xff1a; 1. 个性化学习&#xff1a;人工智能可以根据学生的学习情况和特点&#xff0c;提供个性化的学习内容和教学方法。通过分析学生的学习数据和行为模式&#xff0c;AI 可以给予针对性的建议和反馈&#xff0c;帮助学生更好地…

环境准备-VMware安装

照顾到很多人不是很会环境搭建&#xff0c;我这里会将搭建的步骤讲的细致点 第一步&#xff0c;VMware下载。目的是通过VMware搭建Linux服务器&#xff0c;因为大家大部分还是Windows的电脑&#xff0c;我们先下载虚拟机搭建一个Linux系统的服务器 下载完成之后&#xff0c;点…

Java Synchronized 和 ReentrantLock

目录 介绍 synchronized synchronized 修饰实例方法 修饰静态类方法 synchronized 修饰代码块 实现细节 ReentrantLock ReentrantLock 基本使用 公平锁实现 读写锁&#xff08;ReentrantReadWriteLock&#xff09; 1. 创建读写锁对象&#xff1a; 2. 通过读写锁对象…

Open3D 点云分割之区域生长(Python版本,指定种子点)

文章目录 一、简介一、简介二、实现代码三、实现效果参考资料一、简介 一、简介 点云分割作为许多应用的前提,其直接会关乎到后续利用点云数据进行曲面重建、特征提取等处理的效果。区域生长算法做为一种较为经典的聚类分割算法,具有很广泛的应用,算法过程如下所述: 1、首…

38 调优kafka

操作系统调优 1.禁止atime更新&#xff0c;减少文件系统的写操作。 mount -o noatime 2.选择高性能的文件系统&#xff0c;如ext4或者XFS 3.swap空间设置&#xff0c;将swappniness设置成很小的一个值比如1&#xff5e;10&#xff0c;防止linux OOM Killer 开启随意杀掉进程。…

LeetCode 2807. 在链表中插入最大公约数

给你一个链表的头 head &#xff0c;每个结点包含一个整数值。 在相邻结点之间&#xff0c;请你插入一个新的结点&#xff0c;结点值为这两个相邻结点值的 最大公约数 。 请你返回插入之后的链表。 两个数的 最大公约数 是可以被两个数字整除的最大正整数。 示例 1&#xf…

Vue前端文字效果:如何让一段文本像是手动一个一个字打出来的

效果展示 自己做的AI聊天机器人界面&#xff0c;我觉得比微信还好看 由于这个前端略微复杂&#xff0c;下文用最简单的例子来展示&#xff1a; 分析需求 对于AI聊天工具的前端&#xff0c;如果AI生成的文本像是一个一个字打出来的&#xff0c;就会让AI看起来更像真的人&…

Python: 你所不知道的星号 * 用法

以下内容为本人的学习笔记&#xff0c;如需要转载&#xff0c;请声明原文链接 微信公众号「ENG八戒」https://mp.weixin.qq.com/s/FHyosiG_tegF5NRUEs7UdA 本文大概 1152 个字&#xff0c;阅读需花 6 分钟 内容不多&#xff0c;但也花了一些精力 如有余力&#xff0c;欢迎点赞…

MySQL主从复制案例实现

使用Sharding-JDBC实现读写分离&#xff1a; 1、导入maven坐标 2、 在配置文件中配置读写分离规则 3、在配置文件中配置允许bean定义覆盖配置项 1、导入maven坐标 <dependency><groupId>org.apache.shardingsphere</groupId><artifactId>sharding-jd…

SoapUI 怎么下载:实用指南

SoapUI Windows 版本下载 今天带大家过一遍 SoapUI 在 Windows 系统下的安装教程吧&#xff01;各位 开发小伙伴 们可以跟着我一起来~ 下载安装包 下载链接&#xff1a;www.soapui.org/downloads/s… 安装 安装非常简单&#xff0c;只需双击它即可启动&#xff0c;安装程序…

【node】Error message “error:0308010C:digital envelope routines::unsupported“

Error: error:0308010C:digital envelope routines::unsupported 版本 【nvm】node版本升降版本 错误 LuckyLucky MINGW64 /e/_DockerDesktop/strong/strong-data (master) $ npm run serve> smallwei/strong-data2.0.1 serve > vue-cli-service serveBrowserslist: …