Linux进程——程序地址空间详解

文章目录

- 程序地址空间
- - 地址空间与物理内存
  - 什么是程序地址空间
  - 管理程序地址空间
  - 虚拟地址与物理地址的映射
  - 页表的结构及其作用
  - 程序地址空间的作用

程序地址空间

我们之前学习内存的时候，有说内存的分布大概是这样的

其中堆由下而上，栈由上而下

除此之外，实际上C/C++的常量字符串处于正文代码区，因此常量字符串是不允许修改的

其次虽然栈是由上而下的，但是数组和结构体的地址是从下而上开辟的，简单说就是a[0]的地址比a[1]的地址低

地址空间与物理内存

我们考虑下面这样的代码

#include <stdio.h>    
#include <unistd.h>    
#include <sys/types.h>    
#include <stdlib.h>    
int main()    
{    int id=fork();    int tmp=10;    if(id==0)//子进程执行的代码    {    tmp=20;    while(1)    {    printf("子进程,tmp: %d,&tmp: %p\n",tmp,&tmp);    sleep(1);    }    }    if(id>1)//父进程执行的代码    {    while(1)    {    printf("父进程,tmp: %d,&tmp: %p\n",tmp,&tmp);    sleep(1);    }    }                                                                                                                                                                   return 0;    
}

简单说就是先开一个进程，分别声明一个tmp，再父子进程分别打印tmp的值和地址

这里我们发现很奇怪，父子进程的值不同，因为我们改了，但是为什么地址却相同呢，同一个地址还能存两个不同的值吗

如果按照我们之前所学理解这样肯定是不行的，非要说的话，那也只是这两个值相同，实际存储的地方一定不同

出现这样的现象主要是因为这样的地址信息并非真正的物理地址，而是我们所说的程序地址空间的的地址

什么是程序地址空间

我们刚刚已经知道了，程序显示给我们的地址并非真正的物理地址，其实是虚拟地址，也称为线性地址

直接扯概念就太难受了，我们形象的来解释

操作系统是内存资源的管理者，而每一个进程都想获取操作系统手上的内存资源

但是操作系统又不好提前设定每个进程的内存大小，就只好告诉他们，我目前有32G（全部并有限）的内存，你可以来申请

这里的32G就是全部的物理内存，但是有那么多进程，不可能每个都有32G，那明显不够分的，但是每个进程又以为自己有32G

这就像老板给你画的饼，你好好努力就可以年薪百万，事实上并没有

所以每一个进程都有自己的程序地址空间，都认为他拥有全部的物理地址

管理程序地址空间

我们说管理一定是先描述后组织的

操作系统想要管理这个程序地址空间也一定是基于这个逻辑的

那么本质上来说，程序地址空间也就是一个struct结构体

也就是用一个结构体管理这么一个空间

也就是开辟一整个大空间，确定每一个分区的起止位置，然后分别用指针管理就行

那么大概就是长这个样子的

struct addr_room
{int code_start; // 代码区起始int code_end; // 代码区结束int init_start; // 初始化区起始int init_end; // 初始化区结束int heap_start; // 堆区起始int heap_end; // 堆区结束// ......// 其他属性
};