进程地址空间

Posted 2023-02-16 你快看看我

一.程序地址空间回顾

如图示空间布局图，不是内存图，是进程地址空间，虚拟地址也称为线性地址

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int g_val = 0;
int main()

     pid_t id = fork();
     if(id < 0)
       perror("fork");
       return 0;
     
     else if(id == 0) //child
          printf("child[%d]: %d : %p\\n", getpid(), g_val, &g_val);
     else //parent
         printf("parent[%d]: %d : %p\\n", getpid(), g_val, &g_val);
     
     sleep(1);
     return 0;
 

输出

arent[2995]: 0 : 0x80497d8
child[2996]: 0 : 0x80497d8

我们发现，输出出来的变量值和地址是一模一样的，很好理解，因为子进程按照父进程为模板，父子进程并没有对变量进行修改。将代码改动：

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

int g_val = 0;

int main()

   pid_t id = fork();
   if(id < 0)
       perror("fork");
       return 0;
   
   else if(id == 0) //child,子进程肯定先跑完，也就是子进程先修改，完成之后，父进程再读取
         g_val=100;
         printf("child[%d]: %d : %p\\n", getpid(), g_val, &g_val);
   else //parent
        sleep(3);
        printf("parent[%d]: %d : %p\\n", getpid(), g_val, &g_val);
   
    sleep(1);
    return 0;

输出结果

child[3046]: 100 : 0x80497e8
parent[3045]: 0 : 0x80497e8

我们发现，父子进程，输出地址是一致的，但是变量内容不一样：
变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量，子进程和父进程虚拟地址相同，转化后所得物理地址不同，但地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址，在Linux地址下，这种地址叫做 虚拟地址。我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理，OS必须负责将 虚拟地址 转化成物理地址。

二.进程地址空间

子进程拷贝父进程，所以父子进程虚拟地址是相同的。原本父子进程g_val物理地址也一样，当子进程修改，进程之间有独立性，会在物理内存重新开辟空间，更改子进程映射关系的页表。因为进程之间有独立性，子进程写入，不应该影响父进程。
为什么要有地址空间呢？使之不会有任何系统级别的越界问题存在了，指错误的访问物理内存。
1.虚拟地址空间+页表，本质功能之一是保护内存
2.每个进程都认为看到的是相同的空间范围（构成，顺序）
3.每个进程都认为自己在独占内存空间，更好的完成进程独立性以及合理使用空间（进程调度与内存管理进行解耦或者分离）
所以创建进程，系统多了进程，先描述再组织，形成了struct task_struct(PCB)和 strcut mm_struct（进程地址空间）