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linux 进程地址空间的一步步探究 讲师:程姚根 我们知道，在32位机器上linux操作系统中的进程的地址空间大小是4G,其中0-3G是用户空间，3G-4G是内核空间。其实，这个4G的地址空间是不存在的，也就是我们所说的虚拟内存空间。 那虚拟内存空间是什么呢，它与实际物理内存空间又是怎样对应的呢，为什么有了虚拟内存技术，我们就能运行比实际物理内存大的应用程序，它是怎么做到的呢？呵呵，这一切的一切都是个迷呀，下面我们就一步一步解开心中的谜团吧! 我们来看看，当我们写好一个应用程序，编译后它都有什么东东? 例如: 用命令size a.out会得到: 其中text是放的是代码,data放的是初始化过的全局变量或静态变量，bss放的是未初始化的全局变量或静态变量 由于历史原因,C程序一直由下列几部分组成: A.正文段。这是由cpu执行的机器指令部分。通常，正文段是可共享的，所以即使是经常执行的程序 如文本编辑程序、C编译程序、shell等 在存储器中也只需要有一个副本，另外，正文段常常是只读的，以防止程序由于意外事故而修改器自身的指令。 B.初始化数据段。通常将此段称为数据段，它包含了程序中需赋初值的变量。例如，C程序中任何函数之外的说明: int maxcount 99; 全局变量 C.非初始化数据段。通常将此段称为bss段，这一名称来源于早期汇编程序的一个操作，意思是block started by symbol,在程序开始执行之前，内核将此段初始化为0。函数外的说明: long sum[1000]; 使此变量存放在非初始化数据段中。 D.栈。自动变量以及每次函数调用时所需保存的信息都存放在此段中。每次函数调用时，其返回地址、以及调用者的环境信息 例如某些机器寄存器 都存放在栈中。然后，新被调用的函数在栈上为其自动和临时变量分配存储空间。通过以这种方式使用栈，C函数可以递归调用。 E.堆。通常在堆中进行动态存储分配。由于历史上形成的惯例，堆位于非初始化数据段顶和栈底之间。 从上图我们看到栈空间是下增长的，堆空间是从下增长的,他们会会碰头呀？一般不会，因为他们之间间隔很大，如: #include #include int bss_var; int data_var0 1; int main printf Test location:\n ; printf \tAddress of main Code Segment :%p\n,main ; printf _____________________________________\n ; int stack_var0 2; printf Stack location:\n ; printf \tInitial end of stack:%p\n,stack_var0 ; int stack_var1 3; printf \tNew end of stack:%p\n,stack_var1 ; printf _____________________________________\n ; printf Data location:\n ; printf \tAddress of data_var Data Segment :%p\n,data_var0 ; static int data_var1 4; printf \tNew end of data_var Data Segment :%p\n,data_var1 ; printf _____________________________________\n ; printf BSS location:\n ; printf \tAddress of bss_var:%p\n,bss_var ; printf _____________________________________\n ; printf Heap location:\n ; char *p char * malloc 10 ; printf \tAddress of head_var:%p\n,p ; return 0; 运行结果如下: 呵呵，这里我们看到地址了，这个地址是虚拟地址，这些地址时怎么来的呢？其实在我们编译的时候，这些地址就已经确定了,如下图中红线。 也就是说，我们不论我们运行a.out程序多少次这些地址都是一样的。我们知道，linux操作系统每个进程的地址空间都是独立的，其实这里的独立说得是物理空间上得独立。那相同的虚拟地址，不同的物理地址，他们之间是怎样联系起来的呢？我们继续探究 在linux操作系统中，每个进程都通过一个task_struct的结构体描叙，每个进程的地址空间都通过一个mm_struct描