目录

• • 前言
  • 一、程序地址空间
  • • • 1.程序地址空间的简图
      • • (1)正文代码
        • (2)初始化数据
        • (3)未初始化数据
        • (4)堆区
        • (5)共享区
        • (6)栈区
        • (7)命令行参数和环境变量
      • 2.实验：验证程序地址空间中各个区域的存在
      • 3.实验：验证堆区和栈区中地址的增长方向
      • 4.实验：如何理解static变量
  • 二、进程地址空间
  • 三、程序从磁盘加载到内存的过程（难点）
  • • • 1.程序被编译但还没有被加载到内存时程序内部是否存在地址？
      • 2.程序被编译但还没有被加载到内存时程序内部是否存在区域？
      • 3.物理地址VS虚拟地址
      • 4.进程地址空间
      • 5.页表
      • 6.磁盘
      • 7.程序从磁盘加载到内存的过程
  • 四、进程地址空间存在的意义

前言

在我们学习C语言和C++的时候经常会看到很多地址，这些地址通常都是被存放到对应的指针中的，那么这些地址到底指的是内存中的物理地址还是啥呢？显然今天这边文章就是来带大家解开这个谜底

一、程序地址空间

1.程序地址空间的简图

从上面的图我们可以看出，程序地址空间中存在一些相关的区域：正文代码，初始化数据，未初始化数据，堆，共享区，栈，命令行和环境变量，内核空间，除了内核空间，其他空间都属于用户空间，所占的空间大小是3G，我们今天主要研究用户空间的各个区域，内核空间今天暂不讨论。

(1)正文代码

正文代码主要是指一些函数代码，比如常见的main函数就属于正文代码

(2)初始化数据

我们在写代码的时候通常需要声明一些变量，当我们对一个变量声明之后并给予赋初始值，那么该变量就属于初始化数据，初始化数据又可分为初始化全局数据和初始化局部数据，其实就是全局变量和局部变量的差别

(3)未初始化数据

我们在写代码的时候通常需要声明一些变量，当我们对一个变量声明之后未给予赋初始值，那么该变量就属于未初始化数据，未初始化数据又可分为未初始化全局数据和未初始化局部数据，其实就是全局变量和局部变量的差别

(4)堆区

在写代码的时候如果是通过动态内存开辟的空间一般都是存在于堆上的，常见的有C语言中的malloc,calloc,realloc函数开辟的内存块和C++中new开辟的内存块都是属于堆区上的内存

• 注意：开辟之后通常会返回一个指针，这个指针是指向堆区上开辟的内存块的，其中存放的是从堆区上开辟的空间，但是这个指针本身是在函数中定义的，因此属于一个局部变量，存在于栈上

(5)共享区

共享区这里暂不讨论，在后面进程间通信会展开说明

(6)栈区

我们通常会在函数栈帧中创建很多变量，这个变量只能在函数栈帧中存在，出了函数栈帧，这个变量就会被销毁，我们称这个变量具有临时性，这个变量即为局部变量，存在于栈上

(7)命令行参数和环境变量

命令行参数指的是在命令行上敲入的一些参数，main函数的第二个参数就是负责获取命令行参数的，比如选项和命令等
环境变量：main函数的第三个函数就是负责接收环境变量的，在上篇文章中已经着重进行讲解

2.实验：验证程序地址空间中各个区域的存在

1. 构建项目：创建源文件addr.c和自动化构建项目makefile文件

• 源文件addr.c
  
• 自动化构建项目makefile文件
  

2. 实验结果
   
   从实验结果我们可以看出，地址空间中确实存在正文代码，初始化数据和未初始化数据，堆，栈，命令行参数和环境变量，并且从正文代码到命令行参数和环境变量的地址是依次增大的

3.实验：验证堆区和栈区中地址的增长方向

1. 构建项目：创建源文件addr.c和自动化构建项目makefile文件

• 源文件addr.c
  
• 自动化构建项目makefile文件
  

2. 实验结果
   
   我们一般在C语言函数中定义的变量都是属于局部变量，保存在栈上的，先定义的变量的地址会更高

4.实验：如何理解static变量

1. 构建项目：创建源文件addr.c和自动化构建项目makefile文件

• 源文件addr.c
  
• 自动化构建项目makefile文件
  

2. 实验结果
   

我们通过对比会发现，static修饰的静态局部变量存放的地址和全局变量存放的地址非常接近，其实static修饰局部变量时，该局部变量本质上已经变成了一个全局变量，当函数中的局部变量被static修饰时，编译器会将其编译进全局区

以下内容明天更新

二、进程地址空间

三、程序从磁盘加载到内存的过程（难点）

1.程序被编译但还没有被加载到内存时程序内部是否存在地址？

2.程序被编译但还没有被加载到内存时程序内部是否存在区域？

3.物理地址VS虚拟地址

4.进程地址空间

5.页表

6.磁盘

7.程序从磁盘加载到内存的过程

四、进程地址空间存在的意义