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进程地址空间

验证地址空间的基本排布

• 代码验证：

#include 
#include 

int g_unval;
int g_val = 100;


int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
      printf("code addr         : %p\n", main);
    const char *p = "hello bit!";
    printf("read only         : %p\n", p);
    printf("global val        : %p\n", &g_val);
    printf("global uninit val : %p\n", &g_unval);
    char *q1 = (char *)malloc(10);
    char *q2 = (char *)malloc(10);
    char *q3 = (char *)malloc(10);
    char *q4 = (char *)malloc(10);
    printf("heap addr         : %p\n", q1);
    printf("heap addr         : %p\n", q2);
    printf("heap addr         : %p\n", q3);
    printf("heap addr         : %p\n", q4);

    int a = 0;
    static int b = 0;
    int c = 0;
    printf("stack addr        : %p\n", &p);
    printf("stack addr        : %p\n", &a);
    printf("b: stack addr        : %p\n", &b);
    printf("stack addr        : %p\n", &c);

    printf("args addr         : %p\n", argv[0]);
    printf("args addr         : %p\n", argv[argc-1]);

    printf("env  addr         : %p\n", env[0]);

    return 0;
}
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址同值不同

#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
		printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
 }else{ //parent
		 printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
 }
		 sleep(1);
 return 0;
}
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• 得到，全局变量地址是相同的值，但看到的变量值是不一样的。

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定义

• 地址空间是进程看待内存的方式，抽象出来的一个概念，内核下是一个结构体。这样每个进程，都认为自己独占系统内存资源。
• 区域划分：将线性的地址空间或分成位一个个的地址区间【start，end】
• 虚拟地址：在【start，end】之间的各个地址。
• 地址空间通过页表在物理内存上进行映射，通过各种倒腾，保证有那么多进程可以运行。相关工作由操作系统完成。
• 假设某个进程越界访问，则可以通过页表查看该段的读写权限，进行报错中断程序运行。
• 父子进程一个数据的虚拟地址一样，呈现的数值不一样；是因为子进程的大部分信息，继承自父进程；进程管理这一侧，映射关系没变；但在内存管理那一侧，在物理内存上又开辟了一块儿空间给子进程使用。
  
• 为什么存在地址空间？
• 保护物理内存，不受到任何进程内的地址的直接访问，方便合法性校验。
• 将内存管理和进程管理解耦，内存只需看这块儿空间有没有被人用，不需要关心是谁在用。
• 让进程，以同样的方式，来看待代码和数据。这个区是代码区，这个区是数据区等等…
• 因此，一个进程被创建时，都有独自的PCB，进程地址空间、和页表。
  

可执行程序文件 vs 进程地址空间

• 可执行程序本身，就已经被划分成了一个个的区域；方便模块化加载到内存和库文件的链接。

• 两者的结构布局相呼应。
  

• 目标文件链接以后就是可执行；库代码的融合、库数据的融合等。

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内存管理

• …
• 页框（page frame）是一个 内存管理 的概念定义。 是指 CPU 中添加了能自动把 虚拟内存 （即 逻辑地址 ）地址转化为 物理内存 地址的电路，为了简化这种电路，就把 RAM 划分为 长度 为4KB或8KB的块。
  

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操作系统下的进程与内存管理

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虚拟内存

• …
• 进程中的所有内存访问都是逻辑地址，这些逻辑地址会在运行时动态地转换为物理地址。 这意味着一个进程可被换入或换出内存，因此进程可在执行过程的不同时刻占据内存中的不同区域。
• 一个进程可划分为许多块（页和段），在执行过程中，这些块不需要连续地位于内存中。动态运行时地址转换和页表或段表的使用使得这一点成为可能。
  
  

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参考

• 都是结构体，映射，倒腾；操作系统：进程管理，内存管理，驱动管理、文件管理。
• 假如物理内存4个G，一个程序16个G。卡是正常的，能跑起来算不错的了…
• 视频版：【操作系统】内存管理——地址空间