进程地址空间

Posted 2022-11-24 北川_

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• 进程地址空间是什么
• 为什么要存在地址空间
• 验证地址空间的基本排布

进程地址空间是什么

进程地址空间不是物理地址，是一种虚拟地址，由操作系统提供。进程地址空间本质是进程看待内存的方式，抽象出来的一个概念，内核中用一个结构体mm_struct表示，这样每个进程都认为自己独占系统内存资源。



在进程控制块task_struct中有一个mm_struct结构体指针，指向一个mm_struct结构体，这个结构体里面完成对各个数据区域的划分，然后通过页表映射到物理内存上。

区域划分本质：将线性地址空间划分成为一个一个的area，[start, end]
虚拟地址本质：在[start, end]之间的各个地址叫做虚拟地址。

为什么要存在地址空间

1.如果进程直接访问物理内存，那么我们看到的地址就是物理地址。c语言中可以用指针访问地址，如果指针越界了，有可能直接访问到另一个进程的代码和数据，这样的话进程的独立性无法保证。 因为物理内存暴漏，有可能有恶意程序直接通过物理地址进行内存数据的篡改。所以虚拟地址存在的第一个意义是保护物理内存，不受任何进程的直接访问，这样操作系统就可以在虚拟到物理之间转化的时候方便进行合法性校验。
2.将内存管理和进程管理进行解耦
3.让每个进程以同样的方式来看待代码和数据。

验证地址空间的基本排布

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

int g_unval;    // 未初始化全局变量
int g_val = 100; // 已初始化全局变量 

int main(int argc, char* argv[], char* env[])

    printf("code addr         : %p\\n", main);
    /* 打印代码区地址，main函数是函数，属于代码的一部分
     * 所以main函数的地址能充当代码区的地址 */

    const char* p = "hello world";
    printf("read only         : %p\\n", p);
    /* 打印字符常量区的地址，p在栈上开辟空间
     * p里面保存字符串常量的起始地址 */

    printf("global val        : %p\\n", &g_val);
    /* 打印已初始化全局数据区地址 */
    printf("global uninit val : %p\\n", &g_unval);
    /* 未初始化全局数据区 */

    char* q = (char*)malloc(10);
    printf("heap addr         : %p\\n", q);
    /* 打印堆区地址，指针变量q在栈区，q指向堆区 */ 

    printf("stack addr        : %p\\n", &p);
    printf("stack addr        : %p\\n", &q);
    /* 打印栈区地址 */

    printf("args addr         : %p\\n", argv[0]);
    printf("args addr         : %p\\n", argv[argc-1]);
    /* 命令行参数地址 */

    printf("env addr          : %p\\n", env[0]);
    /* 环境变量 */
    return 0;