为什么我们有虚拟内存时需要内存保护？答案

【问题标题】：Why do we need memory protection when we have virtual memory?为什么我们有虚拟内存时需要内存保护？
【发布时间】：2022-08-16 21:40:12
【问题描述】：

通过内存保护，我的意思是以下程序将在许多机器上抛出运行时异常：

#include <iostream>

int main() {
    int* my_int = new int[12];
    std::cout << my_int[20000];
    delete(my_int);
    return 0;
}

该程序给出以下错误：

Exception thrown at 0x00007FF7A467101A in myprogram.exe: 0xC0000005: Access violation reading location 0x000002794CA635C0.

因为每个进程都有自己的虚拟内存，所以我的代码中已经保护了其他程序免受访问冲突的影响。在我看来，正确的程序会付出运行时成本，因为错误的程序可能会访问未分配的内存。

为什么计算机会在调试模式之外为防止访问违规而烦恼？

即使使用虚拟内存地址，地址也必须由操作系统管理的物理内存支持。因此，必须显式分配内存，以便操作系统可以为您的特定进程保留它（或将其关联到）。
当您遇到访问错误（包括越界错误）时，这意味着您的程序存在逻辑错误或已进入未定义行为。当你的程序处于这种状态时，它是不可靠的，通常最好阻止它做任何其他事情。
考虑虚拟内存如何映射虚拟地址。如果my_int + 20000; 生成的地址没有映射到此过程的任何内容，您期望什么结果？取消引用指针没有可以读取的有意义的值，甚至没有可以读取的未初始化内存。
甚至虚拟内存也是有限的资源，并且可以用完所有虚拟内存地址空间而不会耗尽物理内存（按需加载页面）。所以操作系统喜欢知道每个程序可以访问多少虚拟地址空间。
@MarkWallace 分段错误是特定于平台的错误状态，它是具有未定义行为的代码的可能结果。它发生的时间和地点取决于您的平台。

【解决方案1】：

我建议您总体上了解更多关于paging、virtual memory 和Memory management 的信息。 MMU 在 page walk 期间，CPU 将意识到正在访问的虚拟内存未映射。具体抛出的异常是系统相关的。

【讨论】：