Linux进程概念 (下) 地址空间

前言

中篇讲了进程为什么要有优先级，以及环境变量和通过代码获得环境变量本篇主要讲解什么是地址空间，地址空间是怎么设计的？为什么要有地址空间？

程序地址空间

先看下图

验证上图的正文代码至堆的地址是不是从低地址向高地址增加栈相反。我们用下面这段代码试试

 #include <stdio.h>
    2 #include <stdlib.h>
    3 
    4 int unval;
    5 int val = 10;
    6 
    7 
    8 
    9 
   10 int main()
   11 {
   12     printf("code addr: %p\n", main);
   13     printf("init global addr: %p\n", &val);
   14     printf("uninit global addr: %p\n", &unval);
   15     char *heap_mem = (char*)malloc(10);
   16     printf("heap addr: %p\n", heap_mem);
   17     int a = 10;
   18     printf("test stack addr: %p\n", &a);                                                                                                                                                                    
   19                                                                                                                           
   20     return 0;                                                                                                             
   21 }

从上图看地址确实是如上图的所画那样从低地址向高地址增加。

我们再看一段代码运行结果

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;
}

请看下面的视频

虚拟地址

从视频得出的结论，怎么和以往的C语言和C++不一样在语言中同一个变量，值怎么可能会有两个？下面我就要引出一个概念：虚拟地址

虚拟地址

1.1 什么是虚拟地址？

首先我先讲一个故事

在一家公司里有小明小美和小红三个员工，有一天老板对这个三个员工分别单独在没有其他人情况下许下了承诺（PUA）"你今年努力干工作年底给你调职加薪"

许下承诺后三个员工就继续干工作了，但是他们都以为自己是唯一一个被老板叫去谈话的且认为自己独享这福利待遇。

故事到这里先暂停一哈

我们先引出几个相对应的概念

这里的老板就是操作系统

三个员工就是进程

调职加薪就是虚拟地址 ->（物理内存）

看到这里你就会明白了所有的进程都会有一份自己的虚拟地址。之前讲的程序地址空间是不准确的，准确来说应该是进程地址空间

总结：在C/C++言语中所看到的地址，全部都是虚拟地址，物理地址用户看不到，OS按照地址空间这种结构设计出虚拟地址，然后将虚拟地址映射到物理内存中。