【Linux】进程地址空间
目录
一、程序地址空间
1、程序地址空间分布图：
2、通过代码验证上述分布图：
3、观察一个奇怪的现象（虚拟内存）
2023.12.03.2:00:00讲解具体原因（结合哈希表等等）
二、什么是进程地址空间？
1、进程与进程地址空间的关系
2、页表
3、为什么要有地址空间+页表
4、问题：
前些天发现了一个巨牛的人工智能学习网站，通俗易懂，风趣幽默，忍不住分享一下给大家
点击跳转到网站
一、程序地址空间
1、程序地址空间分布图：
2、通过代码验证上述分布图：
1 #include2 #include 3 #include 4 5 int g_uval; 6 int g_val = 100; 7 8 int main() 9 { 10 printf("代码段地址：%p ",main); 11 printf("初始化变量的地址:%p ",&g_val); 12 printf("未初始化变量的地址：%p ",&g_uval); 13 char* heap = (char*)malloc(20); 14 printf("heap addr：%p ",heap); 15 printf("栈上的地址：%p ",&heap); 16 17 return 0; 18 } ~
可以看到地址的大小走向与程序地址空间分布图一致。
命令行参数表和环境变量表的地址比较：
1 #include2 #include 3 #include 4 5 int g_uval; 6 int g_val = 100; 7 8 int main(int argc,char* argv[],char*env[]) 9 { 10 for(int i = 0;argv[i];i++) 11 { 12 printf("argv[%d]:%p ",i,&argv[i]); 13 } 14 for(int i =0;env[i];i++) 15 { 16 printf("env[%d]:%p ",i,env+i); 17 } 18 19 return 0; 20 }
注意：先有命令行参数表，后有环境变量表（可搜索寻求原因）
可根据上面对比看出，不论是表还是表中的内容，地址都在栈上面；
3、观察一个奇怪的现象（虚拟内存）
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 6 int g_uval; 7 int g_val = 100; 8 9 int main(int argc,char* argv[],char*env[]) 10 { 11 //观察一个奇怪的现象： 12 pid_t id = fork(); 13 if(id == 0) 14 { 15 //子进程执行 16 int cnt = 0; 17 while(1) 18 { 19 printf("child process: pid:%d ppid%d g_val:%d &g_val:%p ",getpid(),getppid(),g_val,&g_val); 20 sleep(2); 21 cnt++; 22 if(cnt == 5) 23 { 24 g_val = 200; 25 printf("child change g_val:100->200 "); 26 } 27 28 29 } 30 } 31 else 32 { 33 //父进程执行 34 while(1) 35 { 36 printf("father process: pid:%d ppid:%d g_val:%d &g_val:%p ",getpid(),getppid(),g_val,&g_val); 37 sleep(2); 38 } 39 } 40 41 return 0; 42 }
刚开始父子进程共享全局变量g_val，过了一会子进程将g_val由100修改为了200，发现子进程中g_val变为了200，但父进程中的g_val还是100，这不难理解，因为进程之间具有独立性，子进程修改变量不会影响父进程。
但奇怪的是，为什么父子进程中的g_val值不一样，但地址却是一样的。
原因在于，我们所看到的这些地址不是物理地址，而是虚拟地址（也叫线性地址）。说明我们平时写代码使用&取到的地址都不是物理地址，而是虚拟地址，同时也说明了进程地址空间也不是物理内存。
2023.12.03.2:00:00讲解具体原因（结合哈希表等等）
二、什么是进程地址空间？
每一个进程都会存在一个进程地址空间（假设范围为[0,4GB]）；
操作系统也需要对进程地址空间进行管理，管理方法：先描述，再组织；
进程地址空间其实也是数据结构，具体到进程中，就是特定的数据结构对象；
1、进程与进程地址空间的关系
其实就是数据结果之间的关系：
我们知道进程PCB里面记录了关于进程的大部分信息，所以PCB里面也有一个进程地址空间结构体指针。进程地址空间也是一个结构体，里面有个自身类型指针，将各个进程地址空间以链接到某种数据结构中（比如链表），然后PCB中的进程地址空间结构体指针指向这个数据结构的起始地址，就这样管理起来了。
2、页表
区域划分本质就是说区域内的各个地址都可以使用。我们的地址空间不具备对我们的代码合数据的保存能力，是在物理内存中存放的。我们会通过进程地址的虚拟地址转化到物理内存中，这是通过页表实现的转化。
页表是一张哈希表，用于建立虚拟地址和物理地址的映射，从而通过虚拟地址找到对应的物理地址
3、为什么要有地址空间+页表
（1）可以将物理内存从无序变成有序，让进程以统一视角去看待内存。
（2）将进程管理和内存管理解耦合。
（3）也是内存安全的一个手段：比如遇到野指针这些问题，进程会直接挂掉，但不影响其他进程
4、问题：
（1）malloc和new申请内存时，申请的内存会直接立马使用？
当然是不一定的，什么时候用取决于用户，此时会在进程地址空间上面申请，当用户使用这份空间的时候才会通过页表去和物理内存建立映射。
（2）申请内存本质是在进程地址空间上申请的。
（3）好处：可以充分保证内存的使用率，不会空转；还会提升new和malloc的速度。
本文地址：https://www.vps345.com/11232.html
