进程（四）—— 虚拟地址空间（虚拟内存）

在进程（一）的学习中，进程 = 程序控制块(task_struct）+ 代码和数据

那么 在运行程序的时候，CPU是如何根据程序控制块找到对应的代码和数据呢？？

一、C/C++内存区域划分

栈区：一般存放临时变量，调用函数时会给函数创建栈帧（栈比较小，大概在8M左右）

堆区：通过new / malloc 等方式动态开辟的空间都在堆上

静态区/常量区：存放static修饰的变量、全局变量

代码区：存放代码和常量数据

二、虚拟地址空间

从上面的图可以看出，一块内存区域大概是 4GB

每一个进程都认为自己分配到的内存有 4GB，也就是自己独占 4GB的空间

实际上这里的内存都是指虚拟内存，代码和数据实际上是放在物理内存中的！！

每个进程控制块(task_struct) 都会指向一块虚拟内存

问题1：进程之间的地址不会冲突吗？？
答：解决这个问题的，是页表。页表的作用就是让OS根据虚拟地址找到对应的物理地址

        如果两个变量的地址相同，指的是虚拟地址相同，物理地址一定是不同的！！

 将上述内容联系在一起就是

一个进程要找到对应的代码，

（1）先定位到虚拟内存

（2）在虚拟内存中找到代码的虚拟地址

（3）根据页表映射，找到对应的物理地址

（4）在物理地址中找到对应的代码

因此，进程 = 进程控制块(task_struct) + 虚拟内存(mm_struct) + 页表(MMU) + 物理内存中的代码和数据

三、使用虚拟地址空间的优缺点

优点

安全性角度：防止不同进程对物理内存的争夺和践踏，可以对特定内存地址提供写保护，防止恶意篡改。

便利性角度：方便进程间通信，对于不同的进程而言，自己可以随机选取虚拟内存上的某个地址，随后交由页表连接到同一个物理地址。

缺点

空间角度：虚拟内存需要额外构建数据结构，占用空间

时间角度：虚拟地址到物理地址的转换需要时间，增加了执行时间