进程地址空间

在前面我们已经介绍了进程相关的基本概念，错过的童鞋们可以戳这里：
https://blog.youkuaiyun.com/Sun_Life_/article/details/88580785
这篇文章为大家总结一下Linux中进程地址空间相关知识：

进程地址空间

在这之前大家得先明白一个概念：

地址：指向内存区域的一个编号

假设我们有4GB的内存空间，我们不可能为每一个进程都分配满满4个GB的内存空间，所以我们很有必要了解一下内存的基本布局

那么系统到底是如何分配内存的呢？内存分配的方式其实经过了几次演变：

一、早期的内存分派机制

程序运行时之间装入内存，内存空间不够时需要将已运行程序的数据拷贝出来给新的程序，直接在物理内存上操作，不安全，如图：

二、分段管理机制

代码段和数据段地址从0开始，统一由OS映射管理，CPU将内存分段管理，使用虚拟地址，以偏移地址来计算，安全性高。程序运行地址确定，越界易判断，但没有解决性能问题，如图：

三、分页管理+虚拟地址空间

在之前的基础上采用页表进行分页管理，以及写实拷贝技术，大大提高了安全性和性能，如图：

虚拟地址空间mm_struct结构体中的结构及关系：

如上的分页管理+虚拟地址空间我们可以用如下代码来验证：

父进程创建一个子进程，父子进程分别打印自己的pid、value值、value地址

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

int value = 0;
 
int main()
{
  pid_t pid = fork();
  if(pid < 0){
      perror("fork");
      exit(1);
  }
  else if(pid == 0){//child
      printf("I am child: %d, value = %d, %p\n", getpid(), value, &value);
  }
  else{ //parent
      printf("I am parent: %d, value = %d, %p\n", getpid(), value, &value);
  }
  sleep(1);
  return 0;
}

结果发现父子进程打印的变量值和地址都相同，因为子进程并未对变量进行任何修改，我们在修改上述代码，在子进程中将value值改为10，再次运行：

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

int value = 0;

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid < 0){
        perror("fork");
        exit(1);
    }
    else if(pid == 0){//child
        value = 10;
        printf("I am child: %d, value = %d, %p\n", getpid(), value, &value);
    }
    else{ //parent
        printf("I am parent: %d, value = %d, %p\n", getpid(), value, &value);
    }                                                                       
    sleep(1);
    return 0;
}

子进程中的value值已经被修改了，但是父子进程中value的地址却相同，所以：父子进程中的value不是同一个变量，但是地址一样，所以这个地址肯定不是物理地址，而是我们上面讲到的虚拟地址。