页表项(PTE)地址计算公式的解释

最新推荐文章于 2025-07-08 22:14:12 发布

ProgrammingRing

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本文深入解读了Windows内核中计算PTE地址的公式，并通过简化和修正公式，清晰阐述了其背后的原理。文章还对比了不同情况下的公式应用，为理解和实现分页机制提供详细指导。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

转自: http://www.pediy.com/kssd/pediy10/62497.html

在《JIURL玩玩Win2k内存篇分页机制 (三)》中提到计算虚拟地址对应PTE地址的公式，如下：

代码:

PTE_Addr = (VirtualAddr >> 12) * 4 + 0xC0000000

从虚拟地址转换到物理地址的过程来看，计算PTE需要虚拟地址的高10位做页目录索引，还需要第12 - 21位做页表索引，上面的公式晃眼看起来，貌似是错的，但是偏偏它又是对的，为什么捏？
其实很简单，因为1024个页表被映射在0xC0000000 - 0xC03FFFFF地址中，暂且不理会页目录被映射到哪，只要知道页目录里的1024个页目录项分别指向0xC0000000 - 0xC03FFFFF地址中的1024个页表就行了（其实这是因为页目录和一个页表完全重合的原因，见《JIURL玩玩Win2k内存篇分页机制 (四)》），这样就可以得到一个关系，页目录索引n指向的页表就等于0xC0000000 + n * 页表大小，一个页表的大小是1024 * 4 = 4096 = 2的12次方，得到了页表，在加上页表索引就可以得到页表项(PTE)的地址了，用公式表示就是如下：

代码:

//为了缩短表达式，用VA表示虚拟地址
//           页目录索引                  页表索引
PTE_Addr=((VA&0xffc00000)>>22)*4096+((VA&0x3ff000)>>12)*4+0xc0000000
        =(((VA&0xffc00000)>>22)<<12)+(((VA&0x3ff000)>>12)<<2)+0xc0000000
        =((VA&0xffc00000)>>10)+((VA&0x3ff000)>>10)+0xc0000000
        =((VA&0xffc00000)+(VA&0x3ff000)>>10)+0xc0000000
        =((VA&(0xffc00000|0x3ff000))>>10)+0xc0000000
        =((VA&0xfffff000)>>10)+0xc0000000
        =(((VA&0xfffff000)>>12)<<2)+0xc0000000
        =((VA&0xfffff000)>>12)*4+0xc0000000

由于VA的低位被清零，所以上面的移位操作化简是成立的。最后的一个表达式已经很明显了，VA & 0xfffff000完全是多余的，因为始终要>>12，所以最终公式就是：

代码:

PTE_Addr = (VirtualAddr >> 12) * 4 + 0xC0000000

combojiang兄在《透过MmIsAddressValid看Windows分页机制》中也提到PTE的计算公式，如下：

代码:

PTE = ((VA >> 12) << 2 ) & 0x3FFFC + 0xc0000000；

估计combojiang兄深夜发帖，意识模糊 :-)，少写了个F，误导了不少群众，还没人指出，正确的应该是：

代码:

PTE = ((VA >> 12) << 2 ) & 0x3FFFFC + 0xc0000000；

这里的& 0x3FFFFC也是不必要的，& 0x3FFFFC只是将低2位清零，而<< 2后低2位本来就是0，所以等价于：

代码:

PTE = (VA >> 12) * 4 + 0xc0000000；

上面说的都是在32位 x86 非PAE的情况下，PAE情况下略有不同，有时间再整理