虚拟地址空间的较低保留部分

Question

我一直在研究 x86-64 汇编和程序的内存布局。

我遇到了一个程序的虚拟地址空间示例，其中较低部分 (0x00000000-0x00010000) 被标记为保留。但我找不到对此的解释。

我有两个问题

1. 为什么要保留这部分。我真的不能从我的程序中访问它吗？这个较低的部分被算作用户空间内存。所以我不明白为什么我无法使用它
2. 这个保留部分是做什么用的？

Answer 1

我真的不能从我的程序中访问它吗？

在 32 位模式下，x86 CPU 可以使用“分页”，在 64 位模式下（操作系统）x86 CPU 必须使用此功能。

大大简化，“分页”是大型 CPU 的一项功能（像“Arduino”这样的设备没有此功能），它允许告诉 CPU 硬件 RAM 中的哪个地址实际上是由某个地址访问的。

发明了分页来处理以下情况：

假设您编写了一些应用程序（可能是文本编辑器），它在地址 0x123456 处存储了一些值，并且您同时运行该程序两次。

在这种情况下，您通常会认为一个程序确实不会覆盖另一个程序存储的数据，尽管两个程序都将数据存储在地址 0x123456。

操作系统使用“分页”告诉 CPU，一个程序在访问地址 0x123456 时实际上应该访问 RAM 硬件中的某个地址（可能是 0x200456），而另一个程序在访问地址时应该访问 RAM 硬件中的另一个地址（可能是 0x300456） 0x123456，因此两个程序不会覆盖另一个程序的数据，尽管两个程序使用相同的地址（0x123456）。

操作系统也可能告诉 CPU 一些内存区域（例如 0-0x1000）根本没有使用。这意味着 CPU 在尝试访问该地址时不会执行任何内存访问，但它会“引发异常”，这意味着通过调用操作系统中的某些函数来通知操作系统。 p>

操作系统可能会更改“分页”的配置并继续程序或停止程序并打印一些错误消息。

“保留”显然意味着操作系统将停止程序并显示一些错误消息。

这个保留部分是做什么用的？

我认为这里的“保留”只是意味着：“未使用”而不是：“保留以备将来使用”。

为什么要保留这部分。 ...

正如用户“fuz”在他的评论中所建议的那样，在大多数现代编程语言中，地址零用于指定未指定参数。

一些例子：

如果指定了文件名，此函数将返回某个文件的长度。如果未指定文件名，则返回最后打开的文件的长度。寄存器rcx为文件名存放地址；如果寄存器rcx 为零，则表示没有指定文件名。

在本例中，如果您感兴趣的文件名存储在地址 0 处，则会出现问题。

出于这个原因，许多操作系统不使用“低”内存区域（从 0 开始），因此可以保证地址“零”不指定任何有效数据。