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（1）旧知回顾（2）程序地址空间？A：同一个地址有两个数据?B：物理地址和虚拟地址C：进程地址空间及作用D：进程地址空间如何工作（1）旧知回顾
学习C/C++总免不了这张图
这张图帮助我们解决了不少C/C++问题，但是我们对它的认识还是不够深刻。现在我我们用一端C程序，深刻的取感受一下这个过程的内存地址的变化
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int gobal_val=100;//全局变量已经初始化int gobal_unval;//全局变量未初始化int main(int argc,char* argv[],char* env[]){printf("main函数处于代码段，地址为：%p,十进制为：%d\n",main,main);printf("\n");printf("全局变量gobal_val，地址为：%p,十进制为:%d\n",&gobal_val,&gobal_val);printf("\n");printf("全局变量未初始化gobal_unval，地址为：%p,十进制为:%d\n",&gobal_unval,&gobal_unval);printf("\n");char* mem=(char*)malloc(10);printf("mem开辟的堆空间，mem是堆的起始地址，是%p,十进制为：%d\n",mem,mem);printf("\n");printf("mem是指针变量，指针变量在栈上开采，其地址为%p,十进制为：%d\n",&mem,&mem);printf("\n");printf("命令行参数起始地址：%p,十进制为：%d\n",argv[0],argv[0]);printf("\n");printf("命令行参数结束地址：%p,十进制为：%d\n",argv[argc-1],argv[argc-1]);printf("\n");printf("第一个环境变量的地址：%p,十进制为：%d\n",env[0],env[0]);printf("\n");}
（2）程序地址空间？
上面的图在学习C/C++时我们称之为程序的地址空间分布图，说白了就是一段程序在其运行过程中的数据的内存分布情况，但是接下来的叙述可能和你所认为的有所出入
A：同一个地址有两个数据?
如下C程序，有个全局变量val，初始值为0，使用fork创建一个子进程，然后让父进程先睡眠三秒，先让子进程运行，子进程运行时把val改为100，三秒后父子进程同时运行
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>int val=0;int main(){pid_t id=fork();if(id==0){val=100;while(1){printf("现在是子进程：val=%d，其地址为%p\n",val,&val);sleep(1);}}else if(id>0){sleep(3);while(1){printf("############################################\n")printf("现在是父进程：val=%d，其地址为%p\n",val,&val);sleep(1);}}else{exit(-1);}sleep(1);return 0;}
效果如下，问题就在于同一个变量怎么会同时具有两个不同的值？
B：物理地址和虚拟地址
我们能够很明确一点：同一片空间不可同时具有两个值，就像现实生活中，你不可能同时再学校又同时在家。那么只有一种解释：你所看到并不是真实的，也就是说你所看到的地址并不是真实的物理地址，而是表象上的相同，他们对应的真实的物理地址肯定是不相同的,我们称这种地址为虚拟地址
实际上：我们使用C/C++看到的地址，全部都是虚拟地址，真实的地址用户看不到，而操作系统就负责将虚拟地址转换为物理地址
可以这样描述：父进程启动（它的内存空间也是虚拟的不是真实的），然后遇见fork就创建了一个子进程，fork就把父进程的内存状态拷贝了给自己一份，如果val的值没有改变，那么操作系统本着不浪费一点空间原则，直接使用val这个虚拟地址所对应的物理地址就可以了。但是好景不长，子进程把val修改掉了，所以操作系统就把子进程val的虚拟地址所对应的物理地址进行了修改。从表面看起来好似地址没有变，但是真实情况早都变化了。
C：进程地址空间及作用
1：早期直接访问物理内存的缺陷所在
我们知道进程=进程控制块PCB+代码+数据，早期计算机，也就是没有进程地址空间的时候进程一旦启动，这些东西就会被全部装入内存，那么此时进程访问的就是真实的物理内存，如果画一张图，应该就是下面这样
但是这样防止有很大坏处：比如说野指针，放的这么近，一旦指针访问的别的进程的数据，这就出了大乱子了。还有进程在运行过程中，是会产生数据的，产生的数据一旦不能放在本进程后面，就要另外找内存去存放，这样就会导致不连续的现象，也增加了异常访问的情况
2：进程地址空间的发明
所以计算机设计者意识到了这种模式缺陷，想到了一种方法：增加一个中间层，利用中间层映射物理内存。程序访问内存时不直接访问物理内存，先访问中间层，如果中间层访问没有问题，那么操作系统就会将中间层映射到物理层，完成正常执行
一个进程创建之后，操作系统会为这个进程分配一个专属于它的大小为4GB的虚拟进程地址空间（4GB是因为32位系统中，指针是4个字节），与它相对的是一片真实的物理地址空间，操作系统在映射虚拟内存时只会映射到那一片物理空间，而且需要特别注意这个虚拟空间并不是真的有4GB，它只是虚拟的。由于每一个进程都有自己的虚拟的进程地址空间，所以它只能访问自己的进程的数据，这样做实现了隔离，也就是进程之间的相互独立。并且把虚拟地址空间划分为这样，那样的区，这样的话也能解决数据的连续存放
3：页表
不管怎样，程序运行一定要在物理内存上，所以如何映射成为了关键，，这种映射称为页表
映射时，让虚拟地址和物理地址一一对应，进程在虚拟地址上的地址就对应了物理内存上的某个地址。这样的话就不存在非法访问了，因为每个进程都有自己独立的进程地址空间，如果非法访问，页表上根本就找不到这样的地址，所以操作系统拒绝映射。“代码，字符串是只读的，数据是可读可写的”就是基于这个原因，虽然咋页表上能找到，但是对代码，字符串做了权限限制，一旦监测到这些数据类型要做一些写入操作，那么同样操作系统拒绝映射
D：进程地址空间如何工作
还是那个观点“先描述，再组织”，也就是说我们看见的那个经典的栈，堆分布图，其实本质也是一个结构体，这个结构体隶属于task_struct，叫做task mm_struct(文件在mm_types.h)
这张图可以说明task_stuct和task mm_struct的关系
申请空间的本质就是想内存索要空间，得到物理地址，然后在特定区域申请没有使用的虚拟地址，建立映射关系，再返回虚拟地址
Linux系统编程14：进程入门之Linux进程中非常重要的概念之进程地址空间-原来我们看到的地址全部是虚拟的
