507-32位Linux的虚拟地址空间

小咪咪 2022-09-09 11:51 186阅读 0赞

**任何的编程语言—》产生两种东西：指令和数据**

C++代码编译，链接以后，会产生一个.exe可执行文件，放在磁盘上。CPU不可能直接运行磁盘上的程序。CPU首先把程序从磁盘上加载到内存当中，那么它把可执行程序的哪些东西加载到内存当中，加载到内存当中如何存放？内存有没有区域的划分，划分了以后是什么样子？  
**我们知道，是不可能直接加载到物理内存中的。**

我们是在X86 32为linux环境开发的。  
**当我们一个程序运行的时候，linux系统（内核）会给当前进程分配1个2^32位大小的一块空间(4GB）。**  
**我们称作进程的虚拟地址空间**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
**虚拟的概念：它不存在，你看得见，它是虚拟的**  
虚拟地址空间只是内核创建的一系列数据结构而已。

它存在，你能看得见，它是物理的  
它存在，你看不见，它是透明的。  
**它不存在，你看得见，它是虚拟的**  
它不存在，你也看不见，它被删除了。

**这个虚拟地址空间被默认划分成2个部分：**  
默认用户空间占3G，内核空间占1G。**可以通过修改操作系统的配置**，来调整每一个进程基于虚拟地址空间中用户空间和内核空间的大小比例。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
**用户空间是怎么划分的？**  
**并没有从0地址开始存放内容，前面空了一段，是预留的，不能访问的。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_11_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
执行上面代码，程序直接崩溃，**不能访问0地址，不能读不能写。**

**指令在程序运行的时候放在内存的 代码段（.text段）！**

**如果我们在函数里面定义：**  
![在这里插入图片描述][dfea8f2eeaad43b5b88014079a226372.png]  
**我们知道，指针p在栈上，“hello world"字符串在.rodata只读数据段**

**.text段和.rodata段只能读，不能写**  
**.data段放的是数据，专门存放的是已初始化的，而且初始化不为0的数据。**  
**.bss段也是数据段，存放的是未初始化的，或者初始化为0的数据（程序运行的时候，内核给当前进程分配地址空间，把未初始化的数据或者初始化为0的数据放在.bss段，操作系统内核负责把.bss段的全部数据置为0)**

**我们在全局的作用域上去写全局变量，没有初始化，我们去打印它的值，是0，因为存放在.bss段。**

**.heap堆（这是个空洞，程序运行以后在调用new或者malloc的时候，才会在这里分配堆内存）（从上到下，即低地址到高地址分配）**

**加载共享库（动态链接库）（Windows上是.dll，linux上是.so库）**

**stack空间（函数运行或者产生线程池，每个线程独有的栈空间）（从下往上增长）**

**命令行参数和环境变量**  
![在这里插入图片描述][ab09195ba882436a875f854f7019437c.png]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
**内核空间主要分为了3个区域：**  
DMA—16M  
NORMAL—800多M（存进程内核空间PCB块，进程控制块，内核空间的线程，内核函数在运行时所依赖的栈空间）  
HIGHMEM----高端内存，做地址映射

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
下图中**红色框内产生的都是指令，存放在.text段**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

#include <iostream>
    using namespace std;
    
    //全局变量，都叫做数据，在编译或者符号表中都会产生符号 
    int gdata1 = 10;//.data段 
    int gdata2 = 0;//.bss段 
    int gdata3;//.bss段 
    
    
    static int gdata4 = 11;//.data段 
    static int gdata5 = 0;//.bss段 
    static int gdata6;//.bss段 
    
    int main()
    {
        
    	//不会产生符号，对应生成指令 
    	//这3个局部变量，产生move指令，存放在.text段 
    	int a = 12;//指令运行的时候在栈上划分4字节的空间来存放12
    	int b = 0;
    	int c;
    
    
        //下面这3个静态局部变量是放在数据段的，程序启动的时候不会初始化，第一次运行到它们才初始化 
    	static int e = 13;//.data段 
    	static int f = 0;//.bss段 
    	static int g;//.bss段 
    
    	return 0;
    }

**每一个进程的用户空间是私有的，但是内核空间是共享的！！！**  
**如果创建多个进程的话，它们的用户空间的私有的，但是它们的内核空间是共享的。**

**进程间的通信方式：匿名管道通信（在内核空间划分一块内存，进程1往这块共享内存写数据，进程2进程3就可以看见）**

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