進(jìn)程的虛擬地址空間

進(jìn)程有自己的獨(dú)立地址空間，每啟動(dòng)一個(gè)進(jìn)程，系統(tǒng)就會(huì)為它分配地址空間，虛擬地址空間的大小由計(jì)算機(jī)的硬件平臺(tái)決定，比如32位的平臺(tái)決定了虛擬地址空間為4G（因?yàn)?2位系統(tǒng)上指針能夠?qū)ぶ返姆秶?³²）

這4G空間的分配如下：

• 由上圖可知，進(jìn)程的虛擬內(nèi)存被分為若干個(gè)“段”；
• 每個(gè)段其實(shí)還被分成了若干個(gè)“塊”，我們將這個(gè)“塊”稱為“頁(yè)”；
• 內(nèi)存的映射（虛擬地址和物理地址之間的轉(zhuǎn)換）也是以“頁(yè)”為單位的；
• 一般來(lái)說(shuō)一頁(yè)的大小4K；
• 交換空間（內(nèi)存‘【這里說(shuō)的是物理內(nèi)存】不夠時(shí)使用，把當(dāng)前不使用的數(shù)據(jù)或者臨時(shí)數(shù)據(jù)放入到交換分區(qū)中），在防止數(shù)據(jù)塊到交換分區(qū)時(shí)，也是以"頁(yè)"為單位的，這個(gè)過(guò)程我們稱為“換出”，再由交換分區(qū)調(diào)入內(nèi)存，我們稱為“換入”，整個(gè)過(guò)程即為“換頁(yè)”

注意：虛擬地址一般由段號(hào)、頁(yè)號(hào)、頁(yè)中偏移量構(gòu)成，從而最終計(jì)算出你的物理地址；

缺頁(yè)：消除了進(jìn)程全部載入內(nèi)存中，按需調(diào)頁(yè)（也就是換頁(yè)）；

以上就是Linux的段頁(yè)式內(nèi)存管理

1.內(nèi)核空間（1G）

駐留在內(nèi)存內(nèi)，是操作系統(tǒng)的一部分，內(nèi)核空間為內(nèi)核保留，不允許應(yīng)用程序讀寫該區(qū)域或調(diào)用內(nèi)核代碼。

2 棧(stack)

包括以下內(nèi)容和用途：

• 1 函數(shù)的返回值和參數(shù)。
• 2 臨時(shí)變量，包括非靜態(tài)局部變量，以及編譯器自動(dòng)生成的臨時(shí)變量。
• 3 保存上下文：包括函數(shù)調(diào)用前后需保持不變的寄存器。

3 內(nèi)存映射段(mmap)

該區(qū)域用于映射可執(zhí)行文件用到的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。若可執(zhí)行文件依賴共享庫(kù)，則系統(tǒng)會(huì)為這些動(dòng)態(tài)庫(kù)在從0x40000000開(kāi)始的地址分配相應(yīng)空間，并在程序裝載時(shí)將其載入到該空間。

在Linux 內(nèi)核中，共享庫(kù)的起始地址被往上移動(dòng)至更靠近棧區(qū)的位置。

4 堆(heap)

堆用于存放進(jìn)程運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存段，可動(dòng)態(tài)擴(kuò)張或縮減。堆中內(nèi)容是匿名的，不能按名字直接訪問(wèn)，只能通過(guò)指針間接訪問(wèn)。

當(dāng)進(jìn)程調(diào)用malloc©/new(C++)等函數(shù)分配內(nèi)存時(shí)，新分配的內(nèi)存動(dòng)態(tài)添加到堆上(擴(kuò)張)；當(dāng)調(diào)用free©/delete(C++)等函數(shù)釋放內(nèi)存時(shí)，被釋放的內(nèi)存從堆中剔除(縮減) 。

5 .BSS段

.BSS(Block Started by Symbol)段中通常存放程序中以下符號(hào)：

• 1 未初始化的全局變量和靜態(tài)局部變量
• 2 初始值為0的全局變量和靜態(tài)局部變量(依賴于編譯器實(shí)現(xiàn))
• 3 未定義且初值不為0的符號(hào)(該初值即common block的大小)

6 數(shù)據(jù)段(.Data)

數(shù)據(jù)段通常用于存放程序中已初始化且初值不為0的全局變量和靜態(tài)局部變量。

數(shù)據(jù)段屬于靜態(tài)內(nèi)存分配(靜態(tài)存儲(chǔ)區(qū))，可讀可寫。

7 代碼段(text)

代碼段也稱正文段或文本段，通常用于存放程序執(zhí)行代碼(即CPU執(zhí)行的機(jī)器指令)。一般C語(yǔ)言執(zhí)行語(yǔ)句都編譯成機(jī)器代碼保存在代碼段。

通常代碼段是可共享的，因此頻繁執(zhí)行的程序只需要在內(nèi)存中擁有一份拷貝即可。

代碼段通常屬于只讀，以防止其他程序意外地修改其指令(對(duì)該段的寫操作將導(dǎo)致段錯(cuò)誤)。

某些架構(gòu)也允許代碼段為可寫，即允許修改程序。

8 保留區(qū)

位于虛擬地址空間的最低部分，未賦予物理地址。

任何對(duì)它的引用都是非法的，用于捕捉使用空指針和小整型值指針引用內(nèi)存的異常情況。

一個(gè)頁(yè)面的大小為4K（212），

——因此進(jìn)程可以使用220個(gè)頁(yè)面

注：絕大多數(shù)處理器上的內(nèi)存頁(yè)的默認(rèn)大小都是 4KB，雖然部分處理器會(huì)使用 8KB、16KB 或者 64KB 作為默認(rèn)的頁(yè)面大小，但是 4KB 的頁(yè)面仍然是操作系統(tǒng)默認(rèn)內(nèi)存頁(yè)配置的主流

邏輯地址

在某一段程序中，我們輸出的變量?jī)?nèi)存地址，其實(shí)是邏輯地址，也就是進(jìn)程的地址空間。

虛擬地址向物理地址的轉(zhuǎn)換依靠的是內(nèi)存管理單元（MMU）

有些時(shí)候，父子進(jìn)程的某個(gè)變量的輸出地址可能相同，只可能是其邏輯地址相同，要想知道它們在內(nèi)存中的物理地址，就必須根據(jù)邏輯地址判斷頁(yè)表號(hào)，再根據(jù)各自的頁(yè)表進(jìn)行映射，找到其在內(nèi)存中的具體位置，，不同進(jìn)程的邏輯地址沒(méi)有可比性，但是如果在同一個(gè)進(jìn)程中，若地址相同，那就證明其在同一段物理內(nèi)存中。

如圖，在上述圖片中，假設(shè)父子進(jìn)程的兩個(gè)變量的邏輯地址均為4097，那么其就應(yīng)該在頁(yè)表號(hào)為1的頁(yè)面上且偏移量為2（0-4095）的位置，在根據(jù)頁(yè)表號(hào)映射出其在物理內(nèi)存中的真實(shí)地址。

為什么我們?cè)诔绦蛑胁皇褂梦锢淼刂罚?/strong>