Linux学习笔记（9）

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🍊程序地址空间

进程地址空间图

checkarea.c

#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>int glo_val=0;int uninit_val;intmain(int argc,char* argv[],char* env[]){//代码区    printf("code addr:%p\n\n",main);//字符常量区    constchar* p="hello world!";printf("read only addr:%p\n\n",p);//已初始化全局变量区    printf("glo_val addr:%p\n",&glo_val);//未初始化全局变量区    printf("uninit addr:%p\n\n",&uninit_val);//堆区    char* q=(char*)malloc(10);printf("heap addr:%p\n\n",q);//栈区    printf("stack addr:%p\n",&p);printf("stack addr:%p\n\n",&q);//命令行参数    printf("args addr:%p\n",argv[0]);printf("args addr:%p\n\n",argv[argc-1]);//环境变量    printf("env addr:%p\n\n",env[0]);//测试static修饰的变量在哪块区域    staticint a=0;printf("static addr:%p\n\n",&a);return0;}

运行：

将其与代码一一对应起来：

🍈虚拟地址

#include<stdio.h>#include<unistd.h>int glo_val=0;intmain(){int ret=fork();if(ret>0){//parent    while(1){sleep(1);printf("\n i am father::glo_val:%d, &glo_val:%p\n",glo_val,&glo_val);}}else{//child    
    glo_val=100;while(1){sleep(1);printf("\n i am son::   glo_val:%d, &glo_val:%p\n",glo_val,&glo_val);}}return0;}

运行：

观察运行结果，为什么两个的地址一样，但是值却不同？？？

想直接知道结果，就可以直接拉到最后了

到这里引出虚拟内存，显然同一块空间不可能有两个值，因为我们从学C语言起（没学系统前）取到的地址都是虚拟地址，而不是真正的物理地址，我们在语言层面拿到的都是虚拟地址。

• 虚拟内存本质上也不过是结构体(mm_struct)（源码没找到，建议Linux源码版本别下太高了，不好找😥），在mm_struct里规定了地址的起始，比如0x00000000到0x11111111这块代表代码区
• 假如内存是4G，每个进程都会以为自己拥有了4G的内存（虚拟）> 讲个小故事帮助理解，一个身价十亿的富豪，有十个私生子，他对每个私生子说：百年之后我把自己的所有财产都归到你名下，私生子之间并不知道对方的存在，所以每个私生子都会以为自己拥有十亿，私生子每次向自己的父亲要钱父亲都会给予回应> > 再比如你把十万存入银行，你以为自己有的十万，你每次要一两万都能到从中取出来，你以为你拥有十万，但是你每次取得并不是原先的十万。> > 正如进程需要内存空间，他是觉得自己拥有全部内存的。
• 页表就相当于一种映射关系
• 虚拟地址是靠操作系统提供的，虚拟内存与物理内存的转化靠的是操作系统
• 进程地址空间不是内存，而是随着进程一直存在（因为本身就只是C语言模拟出来的程序而已)

🍈四个问题

🥝进程地址空间究竟是什么？

• 进程地址空间本质上是进程看待内存的方式，在Linux源码里虚拟内存与两个结构体的实现密切相关（其中一个就是mm_struct),地址空间也是被抽象出来的一个概念
• 区域划分的本质（堆栈 代码区之类的划分）本质上是将线性的地址空间划分为一块一块的，或者说给线性的地址空间加上边界（举个例子，假设代码区[0x00000000,0x11111111]）
• 虚拟地址的本质：在这个区域之间的地址就叫虚拟地址
• 进程地址空间在进程的生命周期内一直存在

🥝为什么要存在虚拟地址空间？

• 保护物理内存> 没有虚拟内存，直接操作物理内存的话，来一个恶意程序那物理内存容易受到打击
• 让内存管理和进程管理解耦（没有那么紧密相关）> 操作系统的主要功能：> > 进程管理> > 内存管理> > 文件管理> > 设备管理> > 理解管理可以看看专栏前面的笔记
• 让每个进程都可以以一样的方式来看待代码和数据（确定了一种方式）

🥝进程地址空间的分布？

🥝地址空间和物理内存之间的关系？（浅谈）

虚拟地址和物理地址之间通过页表完成映射关系

我还没学完，所以只有一点，以后还会提到这个问题

🍈地址相同内容不同问题详解

图片版：

简而言之：虚拟地址一样，不代表在物理内存的地址一样

文字版：fork()函数创建了子进程，子进程的PCB（task_struct）里的信息大多数与父进程一样，而glo_val=100后改变了数据，数据改变后就得拷贝一份新的数据（写时拷贝）,新的数据自然有新的地址，也即子进程通过页表映射的地址改变了，所以访问新的数据自然是100，而虚拟地址一样，只是看起来一样而已，并不能代表物理内存是同一块

🍈进程与程序的区别？

• 进程是动态的，程序是静态的
• 进程具有并发性，程序没有
• 进程是暂时的（运行完就没了），程序一直在
• 进程会竞争CPU资源，程序不会
• 进程与程序的组成不同，进程包括程序、数据和PCB（进程控制块）

随笔记录：页表有帮助系统进行合法性检测的作用（比如地址越界）

语言层面是看到的都叫虚拟地址

指针越界可能影响进程独立性

虚拟地址的线性功能利于寻址

可执行程序本身就被划分为一个一个的区域，利于链接之类的操作

🍈小技巧：块注释（hjkl)

vim打开文件 -> ctrl+v进入visual block模式 -> 用hjkl来操作光标（不能用上下左右方向键）-> 选中注释行 -> 输入大写的i (I) 进入插入模式 -> 输入//(在插入模式下) -> 按下ESC

就可以发现选中行都注释了

演示过程：