【Linux】10. 进程地址空间

1. 虚拟地址的引出

2. 感性理解

3. 区域划分

在理解虚拟地址空间之前首先了解区域划分是什么

在小学期间的三八线，让桌子分割成两个区域，类比到地址空间也是这样划分的。
操作系统需要对进程管理，进程存在不同的区域映射不同的虚拟地址

这块虚拟地址空间的大小就是2³²个字节，heap(堆)/stack(栈)所谓的区域调整，其本质就是修改各个区域的end或者start
定义局部变量(压栈)或者malloc/new堆上的空间 ------>扩大栈区或者堆区空间
函数调用完毕(出栈)或者free释放资源 ------> 缩小栈区或者堆区空间

4. 理性理解

(其中页表不仅仅只是单纯的映射还可以对非法访问物理地址空间的行为进行拦截)

5. 存在虚拟地址空间的原因

5.1 安全性和独立性

5.2 编译器和CPU

让进程以统一的视角来看待进程对应的代码和数据等各个区域，方便CPU使用，编译器也以统一的视角来编译代码
二者规则是一致的，编译完即可使用

正是以上这三种原因，所以导致虚拟地址的存在，主要是为了保护代码和数据，使得进程运行时不相互打扰
当我们在windows操作系统下使用vs2019进行调试时运行起来进行调试时，CPU内部的寄存器使用的就是虚拟地址(监视窗口显示的是虚拟地址&xxx)

6. 解决父子进程独立性的问题

最开始我们的问题引出就是通过父子进程访问同样地址空间发现居然存在不同的值才有的虚拟地址空间的概念，现在需要解释该现象

父子进程的虚拟地址空间是一样的，但是子进程修改了全局数据导致发生写时拷贝导致二者虚拟地址指向的并不是一块物理地址空间
所以在显示器上看到的相同地址存在不同值(相同地址指的是虚拟地址空间)
到这里，我们才真正理解进程的独立性。
正是因为进程具有独立性，一个进程对被共享得到数据进行修改，如果影响其他进程则无法称之为独立性

拓展

现在的计算机的逻辑地址都是采用2³² 个地址空间将代码区和数据区分割开(ELF格式)
老版本的计算机代码区和数据区采用的是偏移量的形式
每次转换成物理地址都是根据区域加上偏移量来获取的