Linux虚拟内存映射之brk/sbrk，map/munmap

来源：互联网发布：淘宝联盟是返利吗编辑：程序博客网时间：2024/06/05 23:46

一.关于虚拟内存

问题:

一个程序不能访问另外一个程序的地址指向的空间.

理解:

1.每个程序的开始地址ox8048000（？可由objdump 反汇编得到）

2.程序中使用的地址不是物理地址,而是逻辑地址(虚拟内存).

逻辑地址仅仅是编号.编号使用int 4字节整数表示.

4294967296=4G

每个程序提供了4G的访问能力（32位机，下同）

问题:

逻辑地址与物理地址关联才有意义:过程称为内存映射.

背景:

虚拟内存的提出:禁止用户直接访问物理存储设备.

有助于系统的稳定.

结论:

虚拟地址与物理地址映射的时候有一个基本单位:至少会映射4K

4k 1000 内存页.

段错误:无效访问. 那段内存没有映射

合法访问:比如malloc分配的空间之外的空间可以访问,但访问非法.因是越界访问

内存访问分两种：一个是可以访问，但不一定是合法的，比如malloc几个字节，

内存会给你映射4K空间，int*p=malloc(0); *(p+1000)=9999;理论说这是可以访问，但是非法的，它可能破坏维护malloc分配的数据结构，就跟虚表指针一样。

二.虚拟内存的分配

栈:编译器自动生成代码维护

堆:地址是否映射？映射的空间是否被管理？

1.brk/sbrk内存映射函数

分配释放内存:

int brk(void *end);//分配空间,释放空间

void *sbrk(int size);//返回空间地址

应用:

1.使用sbrk分配空间

2.使用sbrk得到没有映射的虚拟地址.

第一次调用sbrk，sbrk(0)得到的是没有映射的虚拟首地址。

3.使用brk分配空间

4.使用brk释放空间

理解:

sbrk(int size)

如果是第一次运行，则返回没有映射的空闲空间首地址，同时产生一个数据：指向地址

sbrk与brk后台系统维护一个指针.

指针默认是null.

调用sbrk,判定指针是否是0,

是:得到大块空闲空间的首地址初始化指针.同时把指针+size

否:返回指针,并且把指针位置+size

demo:

#include <stdio.h>#include <unistd.h>main(){int *p=sbrk(0); //返回的是空闲空间的首地址，然后系统给映射一个页//*p=800;  //段错误int *p1=sbrk(4);//返回空闲地址，然后系统给映射4K  并修改指针为＋size//先看一下指针是否为空，如果是空，就返回空闲空间的首地址，//然后再看里面的参数是几个字节，再看一下这几个字节是否有空间，//没空间的话就映射空间，然后把指针+4*(p1+10)=4000; //可以访问，反正系统给映射了4K空间大小，但是是非法的int *p2=sbrk(0);  //返回的是首地址+4  p2=sbrk(200);int *p3=sbrk(0); //得到的地址是首地址+204int *p4=sbrk(-4);//释放4个字节的空间int *p5=sbrk(-4);printf("%p\n",p);printf("%p\n",p1);printf("%p\n",p2);printf("%p\n",p3);printf("%p\n",p4);printf("%p\n",p5);printf("%d\n",getpid());/*int *p=sbrk(0);brk(p+1);//brk改变的是绝对位置*p=800;*/brk(p);//*p=99;//段错误//while(1);}/*输出：0x89090000x89090000x89090040x89090cc0x89090cc0x89090c815945*/

应用案例:

写一个程序查找1-10000之间所有的素数.

并且存放到缓冲,然后打印.

缓冲的实现使用sbrk/brk

流程:

循环

判定是否素数(isPrimer)

是,分配空间存放

不是,继续下步.

#include <stdio.h>#include <unistd.h>int isPrimer(int a){int i;for(i=2;i<a;i++){if(a%i==0) return 1;}return 0;}main(){int i=2;int b;int *r;int *p;p=sbrk(0);r=p;for(;i<100;i++){b=isPrimer(i);if(b==0){brk(r+1);*r=i;r=sbrk(0);}}i=0;r=p;while(r!=sbrk(0)){printf("%d\n",*r);r++;}brk(p);//free}

2.mmap/munmap内存映射函数

没有任何额外维护数据的内存分配。

mmap(分配)/unmap(释放)

1.函数说明

void *mmap(

void *start,//指定映射的虚拟地址 0由系统指定开始位置）

size_t length,//映射空间大小pagesize倍数

int prot,//映射权限 PROT_NONE | PROT_READ PROT_WRITE PROT_EXEC

intflags,//映射方式

int fd,//文件描述符号

offset_t off);//文件中的映射开始位置(必须是pagesize的倍数)

映射方式：

内存映射：匿名映射。

文件映射：映射到某个文件

只有文件映射最后两个参数有效。

MAP_ANONYMOUS

MAP_SHARED MAP_PRIVATE(二选一)

2.demo

#include <unistd.h>#include <sys/mman.h>#include <stdlib.h>#include <stdio.h>main(){int *p=mmap(NULL,getpagesize(),PROT_READ,MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED,0,0);*p=20;*(p+1)=30;*(p+2)=40;printf("%d\n",p[2]);munmap(p,4096);}

三.总结:

智能指针（指针池）

STL

new

malloc (小而多数据)

brk/sbrk (同类型的大块数据,动态移动指针)

mmap/munmap(控制内存访问/使用文件映射/控制内存共享)

异常处理

int brk(void*)

void *sbrk(int);

如果成功.brk返回0 sbrk返回指针

失败 brk返回-1 sbrk返回(void*)-1

0 0