C语言：分页机制如何实现

现代操作系统都使用分页机制来管理内存，这使得每个程序都拥有自己的地址空间。每当程序使用虚拟地址进行读写时，都必须转换为实际的物理地址，才能真正在内存条上定位数据。如下图所示：

内存地址的转换是通过一种叫做页表（Page Table）的机制来完成的，这是本节要讲解的重点，即：

 页表是什么？为什么要采用页表机制，而不采用其他机制？  虚拟地址如何通过页表转换为物理地址？

直接使用数组转换

最容易想到的映射方案是使用数组：每个数组元素保存一个物理地址，而把虚拟地址作为数组下标，这样就能够很容易地完成映射，并且效率不低。如下图所示：

但是这样的数组有 2^32 个元素，每个元素大小为 4 个字节，总共占用 16GB 的内存，显现是不现实的！

使用一级页表

既然内存是分页的，只要我们能够定位到数据所在的页，以及它在页内的偏移（也就是距离页开头的字节数），就能够转换为物理地址。例如，一个 int 类型的值保存在第 12 页，页内偏移为 240，那么对应的物理地址就是2^12 * 12