10 張圖 22 段代碼，萬(wàn)字長(zhǎng)文帶你搞懂虛擬內(nèi)存模型和 malloc 內(nèi)部原理
[導(dǎo)讀]通過(guò)/proc文件系統(tǒng)探究虛擬內(nèi)存我們會(huì)通過(guò)/proc文件系統(tǒng)找到正在運(yùn)行的進(jìn)程的字符串所在的虛擬內(nèi)存地址，并通過(guò)更改此內(nèi)存地址的內(nèi)容來(lái)更改字符串內(nèi)容，使你更深入了解虛擬內(nèi)存這個(gè)概念！這之前先介紹下虛擬內(nèi)存的定義！虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存是一種實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟硬件之間的內(nèi)存管理技術(shù)，它將程...
通過(guò)/proc文件系統(tǒng)探究虛擬內(nèi)存
我們會(huì)通過(guò)/proc文件系統(tǒng)找到正在運(yùn)行的進(jìn)程的字符串所在的虛擬內(nèi)存地址，并通過(guò)更改此內(nèi)存地址的內(nèi)容來(lái)更改字符串內(nèi)容，使你更深入了解虛擬內(nèi)存這個(gè)概念！這之前先介紹下虛擬內(nèi)存的定義！虛擬內(nèi)存
虛擬內(nèi)存是一種實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟硬件之間的內(nèi)存管理技術(shù)，它將程序使用到的內(nèi)存地址(虛擬地址)映射到計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的物理地址，虛擬內(nèi)存使得應(yīng)用程序從繁瑣的管理內(nèi)存空間任務(wù)中解放出來(lái)，提高了內(nèi)存隔離帶來(lái)的安全性，虛擬內(nèi)存地址通常是連續(xù)的地址空間，由操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理模塊控制，在觸發(fā)缺頁(yè)中斷時(shí)利用分頁(yè)技術(shù)將實(shí)際的物理內(nèi)存分配給虛擬內(nèi)存，而且64位機(jī)器虛擬內(nèi)存的空間大小遠(yuǎn)超出實(shí)際物理內(nèi)存的大小，使得進(jìn)程可以使用比物理內(nèi)存大小更多的內(nèi)存空間。
在深入研究虛擬內(nèi)存前，有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
- 每個(gè)進(jìn)程都有它自己的虛擬內(nèi)存
- 虛擬內(nèi)存的大小取決于系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
- 不同操作管理有著不同的管理虛擬內(nèi)存的方式，但大多數(shù)操作系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下圖：
首先通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的C程序探究虛擬內(nèi)存。
#include?
#include?
#include?
/**
?*?main?-?使用strdup創(chuàng)建一個(gè)字符串的拷貝，strdup內(nèi)部會(huì)使用malloc分配空間，
?*?返回新空間的地址，這段地址空間需要外部自行使用free釋放
?*
?*?Return:?EXIT_FAILURE?if?malloc?failed.?Otherwise?EXIT_SUCCESS
?*/
int?main(void)
{
????char?*s;
????s?=?strdup("test_memory");
????if?(s?==?NULL)
????{
????????fprintf(stderr,?"Can't?allocate?mem?with?malloc\n");
????????return?(EXIT_FAILURE);
????}
????printf("%p\n",?(void?*)s);
????return?(EXIT_SUCCESS);
}
編譯運(yùn)行：gcc -Wall -Wextra -pedantic -Werror main.c -o test;?./test
輸出：0x88f010
我的機(jī)器是64位機(jī)器，進(jìn)程的虛擬內(nèi)存高地址為0xffffffffffffffff， 低地址為0x0，而0x88f010遠(yuǎn)小于0xffffffffffffffff，因此大概可以推斷出被復(fù)制的字符串的地址(堆地址)是在內(nèi)存低地址附近，具體可以通過(guò)/proc文件系統(tǒng)驗(yàn)證.ls /proc目錄可以看到好多文件，這里主要關(guān)注/proc/[pid]/mem和/proc/[pid]/maps
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