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Linux程序地址
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一、定义
二、问题引出
三、虚拟地址和物理地址
（一）问题解释
（二）什么是进程地址空间
（三）为什么要有进程地址空间
一、定义
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//getenv的头文件 int un_gval;
int init_gval=2;
int main()
{ printf("代码地址 ：%p\n", main); const char *str = "hello world"; printf("常量地址 ：%p\n", str); printf("已初始化数据地址：%p\n", &init_gval); printf("未初始化数据地址：%p\n", &un_gval); char *heap = (char*)malloc(100); printf("堆区地址 ：%p\n", heap); printf("栈区地址 ：%p\n", &str); return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>//getenv的头文件
int main()
{ const char *str="hello world"; char *heap1 = (char*)malloc(100); char *heap2 = (char*)malloc(100); char *heap3 = (char*)malloc(100); char *heap4 = (char*)malloc(100); printf("heap1 address：%p\n", heap1); printf("heap2 address：%p\n", heap2); printf("heap3 address：%p\n", heap3); printf("heap4 address：%p\n", heap4); printf("Stack1 address: %p\n", &str); printf("Stack2 address: %p\n", &heap1);//变量heap1是在main函数内部定义 printf("Stack3 address: %p\n", &heap2); printf("Stack4 address: %p\n", &heap3); return 0;
}
- 栈整体向下增长，但是一旦全部开辟好以后，局部向上使用
- （例如一个数组int a[10] ，&a[0]<&a[9]）
二、问题引出
- fork以后的父子进程，输出地址是一致的，但是变量内容不一样
#include<stdio.h>#include<unistd.h>int g_val = 100;int main(){pid_t id = fork();if(id < 0){perror("fork");return 0;}else if(id == 0)//子进程{int cnt = 5;while(1){printf("child , pid: %d, ppid: %d, g_val: %d, &g_val: %p\n", getpid(),getppid(),g_val,&g_val);sleep(1);if(cnt == 0){g_val = 200;printf("child change g_val: 100->200\n");} cnt--;}}else{//父进程while(1){printf("father, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d, &g_val: %p\n",getpid(),getppid(),g_val,&g_val);sleep(1);}}return 0;}
三、虚拟地址和物理地址
（一）问题解释
- 每一个进程运行之后，都会有一个进程地址空间的存在（在系统层面都要有自己的页表映射结构）
（二）什么是进程地址空间
- 进程地址空间本质上是内存中的一种内核数据结构
- 在Linux当中进程地址空间具体由结构体mm_struct实现
- 进程地址空间是一个虚拟的内存空间，可以看做是一条从
0x00000000到0xffffffff的线，这条线上被划分成不同的区域。 - 每个区域在进程地址空间中都有一定范围的地址划分。在实际运行中，这些虚拟地址会被操作系统内核映射到实际的物理内存地址上
struct mm_struct {struct vm_area_struct * mmap; /* list of VMAs */struct rb_root mm_rb;struct vm_area_struct * mmap_cache; /* last find_vma result */unsigned long (*get_unmapped_area) (struct file *filp,unsigned long addr, unsigned long len,unsigned long pgoff, unsigned long flags);void (*unmap_area) (struct vm_area_struct *area);unsigned long mmap_base; /* base of mmap area */unsigned long free_area_cache; /* first hole */pgd_t * pgd;atomic_t mm_users; /* How many users with user space? */atomic_t mm_count; /* How many references to "struct mm_struct" (users count as 1) */int map_count; /* number of VMAs */struct rw_semaphore mmap_sem;spinlock_t page_table_lock; /* Protects page tables, mm->rss, mm->anon_rss */struct list_head mmlist; /* List of maybe swapped mm's. These are globally strung* together off init_mm.mmlist, and are protected* by mmlist_lock*/unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;unsigned long start_brk, brk, start_stack;unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;unsigned long rss, anon_rss, total_vm, locked_vm, shared_vm;unsigned long exec_vm, stack_vm, reserved_vm, def_flags, nr_ptes;unsigned long saved_auxv[42]; /* for /proc/PID/auxv */unsigned dumpable:1;cpumask_t cpu_vm_mask;/* Architecture-specific MM context */mm_context_t context;/* Token based thrashing protection. */unsigned long swap_token_time;char recent_pagein;/* coredumping support */int core_waiters;struct completion *core_startup_done, core_done;/* aio bits */rwlock_t ioctx_list_lock;struct kioctx *ioctx_list;struct kioctx default_kioctx;unsigned long hiwater_rss; /* High-water RSS usage */unsigned long hiwater_vm; /* High-water virtual memory usage */
};页表中的其他字段：
（三）为什么要有进程地址空间
- 进程以统一的视角看待内存，所以任意一个进程，可以通过地址空间+页表将乱序的内存数据，变成有序
- 存在虚拟地址空间，可以有效的进行进程访问内存的安全检查
- 将进程管理和内存管理进行解耦（互不干扰）
- 通过页表，让进程映射到不同物理内存上，从而实现进程的独立性
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