什么是进程地址空间

一、 什么是进程地址空间

💦 观察父子进程在5秒后，全局变量g_val的值和地址

#include<stdio.h>  
#include<unistd.h>  
#include<sys/types.h>  
   
int g_val = 0;  
  
int main()  
{  
	printf("begin......%d\n", g_val);                                                                                                                                                   
	pid_t id = fork();  
	if(id == 0)  
	{   
		int count = 0;  
		while(1)  
		{  
			printf("child pid: %d, ppid: %d, [g_val: %d][&g_val: %p]\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);  
			sleep(1);  
			count++;  
			if(count == 5)  
			{  
				g_val = 100;  
			}  
		}  
	}  
	else if(id > 0)  
	{  
		while(1)
		{
			printf("father pid: %d, ppid: %d, [g_val: %d][&g_val: %p]\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);  
			sleep(1);   		
		}                                                                                    
	}                                                                                                  
	else                                                                                               
	{                                                                                                  
		//TODO                                                                                         
	}                                                                                                  
	return 0;                                                                                          
}                            

💨结果：

  根据我们现有的知识，无可厚非的是前 5 次父子进程的 g_val 的值是一样的，且地址也一样，因为我们没有修改 g_val， 5 次后，子进程把 g_val 的值改了之后，父进程依旧是旧值，这个我们一点都不意外，因为父子共享代码，数据各自私有；但匪夷所思的是 5 次后，父子进程的 g_val 的地址竟然也是一样的。

推导和猜测 ？？？

  从上图我们可以知道&g_val一定不是物理地址(真正在内存中的地址)，因为同一个物理地址处怎么可能读取到的是不同的值。所以我们断言曾经所看到的任何地址都不是物理地址，而这种地址本质是虚拟地址，它是由操作系统提供的，那么操作系统一定要有一种方式帮我们把虚拟地址转换为物理地址，因为数据和代码一定在物理内存上存储，这是由冯 • 诺依曼体系结构规定的。

💦 理解进程地址空间

地址空间在 Linux 内核中是一个mm_struct结构体，这个结构体没有告诉我们空间大小，但是它告诉我们空间排布情况，比如[code_start(0x1000), code_end(0x2000)]，其中就会有若干虚拟地址，这是因为操作系统为了把物理内存包裹起来，给每个进程画的一把尺子，这把尺子我们叫进程地址空间。进程地址空间是在进程和物理内存之间的一个软件层，它通过mm_struct这样的结构体来模拟，让操作系统给进程画大饼，每一个进程可以根据地址空间来划分自己的代码。

所以我们再回顾：进程地址空间当然不是物理内存，它只是操作系统让进程看待物理内存的方式。

进程地址空间本质是进程看待物理内存的方式，它是抽象出来的概念，其中 Linux 内核中是用mm_struct数据结构来表示的。这样的话每个进程都认为自己独占系统内存资源(好比每个老婆都认为自己独占10亿)；区域划分的本质是将线性地址空间划分成为一个一个的区域[start, end]；而所谓的虚拟地址本质是在[start, end]之间的各个地址。