Linux —— 进程地址空间

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一，进程地址空间

地址空间分布

虚拟地址

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一，进程地址空间

        进程地址空间，会在进程的整个生命周期内存在，直到进程结束；地址空间本质上是进程看待内存的方式，抽象出来的概念，在内核中为struct mm_struct；区域的划分，即将线性地址空间划分成一个个的区域[start,end]；其作用是可保护物理内存，不受进程的直接访问，可进行合法性校验；可让进程以同样的方式，来看待代码和数据；进程管理和内存管理是强耦合的，也可将进程管理和内存管理解耦；

地址空间分布

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

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 world";
    printf("read only: %p\n", p);
    printf("global val: %p\n", &g_val);
    printf("global unval: %p\n", &g_unval);
    char* q = (char*)malloc(10);
    printf("heap addr: %p\n", q);
    printf("stack addr: %p\n", &p);
    printf("stack addr: %p\n", &q);
    printf("args addr: %p\n", argv[0]);
    printf("args addr: %p\n", argv[argc-1]);
    printf("env addr: %p\n", env[0]);
    return 0;
}

[wz@192 Desktop]$ ./target 
code addr: 0x40057d
read only: 0x40073f
global val: 0x60103c
global unval: 0x601044
heap addr: 0x17c5010
stack addr: 0x7fff85cc9148
stack addr: 0x7fff85cc9140
args addr: 0x7fff85cca2cf
args addr: 0x7fff85cca2cf
env addr: 0x7fff85cca2d8

虚拟地址

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int g_val = 0;
int main()
{
  pid_t id = fork();
  if(id<0)                                                                      
  {
    perror("fork");
    return 0;
  }
  else if(id==0)
  {
    printf("child[%d],g_val=%d,&g_val=%p\n", getpid(),g_val,&g_val);
  }
  else
  {
    printf("parent[%d],g_val=%d,&g_val=%p\n", getpid(),g_val,&g_val);
  }
  return 0;
}

//运行结果，父子进程中变量g_val地址一样；
parent[118812],g_val=0,&g_val=0x601050
child[118813],g_val=0,&g_val=0x601050

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int g_val = 0;
int main()
{
  pid_t id = fork();
  if(id<0)                                                                      
  {
    perror("fork");
    return 0;
  }
  else if(id==0)
  {
    g_val = 100;
    printf("child[%d],g_val=%d,&g_val=%p\n", getpid(),g_val,&g_val);
  }
  else
  {
    sleep(3); //保证子进程先计算完；
    printf("parent[%d],g_val=%d,&g_val=%p\n", getpid(),g_val,&g_val);
  }
  return 0;
}

//运行结果，父子进程中变量g_val地址仍是一样，但值确不一样；
child[119390],g_val=100,&g_val=0x601058
parent[119389],g_val=0,&g_val=0x601058

由以上两个程序说明

• 变量g_val值不一样，说明父子进程中此变量一定不是同一变量；
• 变量g_val地址一样，说明父子进程中此地址一定不是物理地址；

在Linux中，此地址称为虚拟地址；

• C/C++中所看到的地址，均为虚拟地址；
• 用户是看不到物理地址的，物理地址统一由OS管理；
• OS负责将虚拟地址转化为物理地址；

//地址空间区域划分
struct mm_struct
{
    unsigned long code_start;//代码区
    unsigned long code_end;
    
    unsigned long init_start;//初始化区
    unsigned long init_end;
    
    unsigned long uninit_start;//未初始化区
    unsigned long uninit_end;
    
    unsigned long heap_start;//堆区
    unsigned long heap_end;
    
    unsigned long stack_start;//栈区
    unsigned long stack_end;
    //...等等
}

Linux内核代码