程序地址空间--Linux

01. 研究背景

• ernel 2.6.32
• 32位平台

02. 程序地址空间分布

1）空间布局图

在我们学习c语言的时候我们都接触过下面这张空间布局图。

可是我们对他并不理解！

2）上段代码，来感受一下。

#include
#include

int a=1, b; 
int main(int argc, char* argv[], char* env[])
{
  printf("code addr：%p\n", main);
  
  printf("uninit global addr：%p\n", &b);
  printf("init global addr：%p\n", &a);

  char* heap_men = (char*)malloc(10);
  printf("heap addr：%p\n", heap_men);
  printf("stack addr：%p\n", &heap_men);

  int j=0;
  for( j=0; j<argc; ++j)
  {
    printf("argv[%d] addr：%p\n", j, argv[j]);
  }

  for(j=0; env[j]; ++j)
  {
    printf("env[%d] addr：%p\n", j, env[j]);
  }

  return 0;
}

有程序可知空间布局图，的确如此分布；共享区不好演示，此处就不演示了。

3）写时拷贝

我们了解了以上内容。我们来看看下面一段代码。

#include 
#include 
#include 
int g_val = 0;
int main()
{
  pid_t id = fork();
  if(id < 0){
    perror("fork");
    return 0;

  }
  else if(id == 0){ //child,子进程肯定先跑完，也就是子进程先修改，完成之后，父进程再读取
  g_val=100;
  printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
  }else{ //parent
  sleep(3);
  printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
  }
  sleep(1);
  return 0;

}

通过上面我们明显发现输出结果

• //与环境相关，观察现象即可

    child[15090]: 100 : 0x601058
    parent[15089]: 0 : 0x601058
  

我们发现，父子进程，输出地址是一致的，但是变量内容不一样！能得出如下结论:

1. 变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量
2. 但地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址！
3. 在Linux地址下，这种地址叫做 虚拟地址
4. 我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理OS必须负责将 虚拟地址 转化成 物理地址。

提醒：
3. 写时拷贝我们这里粗讲，以后文章会详细介绍；现在我们只需了解就可以了。
2. 写时拷贝：我们知道子进程是父进程的一份拷贝；由此父子进程的虚拟地址也是相同的。刚开始的时候两者虚拟地址映射同一块物理内存，当子进程的变量值发生改变的时候，就会立即开辟一块新的空间给子进程。此时两者虚拟地址虽然相同，但映射到实际的物理空间内存就不同了。

03. 进程地址空间

• 所以之前说‘程序的地址空间’是不准确的，准确的应该说成 进程地址空间 ，那该如何理解呢？看图！！！

分页&虚拟地址空间

• 说明：
  • 上面的图就足矣说名问题，同一个变量，地址相同，其实是虚拟地址相同，内容不同其实是被映射到了不同的物理地址！

扩展–只做本章了解。

提醒：

 函数调用实际是通过虚拟地址调用的。
 可执行程序其实编译的时候，内部已经有地址。
 地址空间不止是OS内部要遵守，其实编译器也要遵守。
 每一个函数和变量都有地址。

我们使用Linux的时候，我们写的test.c文件会通过
gcc -o mytest test.c这条指令生成mytest可执行文件.exe。
通过编译器；
此时mytest里面同样有内存，而且是虚拟地址；CPU调用的也是虚拟地址。CPU读到指令内部，使用的地址是虚拟地址，再通过映射找到物理地址。

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