指针是指物理内存还是虚拟内存？答案

【问题标题】：Do pointers refer to physical or to virtual memories?指针是指物理内存还是虚拟内存？
【发布时间】：2019-08-20 07:07:56
【问题描述】：

我最近了解到计算机程序实际上并没有使用物理内存的地址。相反，我理解物理内存被操作系统“隐藏”到应用程序中。

我的问题来了：指针返回物理内存地址还是虚拟内存地址？

如果我执行下面的代码，我会得到一个十六进制形式的地址。它只是操作系统随机分配的一个数字吗？而且，我发现数组中元素的地址是连续分配的。这是否意味着一个数组实际上是在 RAM 中的“行”形式，或者它们有可能被分配到稀疏区域并且操作系统只是假装程序员？

int num = 3;
int arr[3];

printf("address of num: 0x%0x \n", &num);
printf("&arr[0]: 0x%0x \n", &arr[0]);
printf("&arr[1]: 0x%0x \n", &arr[1]);
printf("&arr[2]: 0x%0x \n", &arr[2]);

【问题讨论】：

实际上，这取决于。如果您使用的是没有虚拟内存的操作系统，或者您正在编写（部分）内核代码，它将指向物理地址。如果您正在编写一个将在操作系统之上运行的应用程序，也就是说，在用户模式下并且操作系统使用虚拟内存，它将指向一个虚拟地址。更多信息请参见stackoverflow.com/questions/26585788/…
Does a C pointer refer to the physical or virtual address的可能重复
程序使用了一个指针，因此它必须具有程序所见的地址。如果系统为程序创建了虚拟地址空间，则程序使用虚拟地址。

标签： c pointers memory virtual

【解决方案1】：

这取决于操作系统。但大多数（在大多数操作系统上）它们是逻辑地址。有用于地址转换的操作系统机制，如虚拟内存、分页等。通常这样做是为了确保不允许程序覆盖部分内存。如果您在没有操作系统来处理虚拟地址的裸机内核上运行它。它将是物理地址。如果它在操作系统之上作为应用程序运行，您将获得虚拟地址。

【讨论】：

【解决方案2】：

在所有现代操作系统（Windows、Linux、BSD 等）中，用户空间应用程序中的所有地址都是虚拟地址。某些 RTOS 或其他自定义裸机应用程序除外。

虚拟地址不一定是随机的，但从硬件的角度来看，它们是任意的。内核通常会决定为给定映射请求分配的虚拟地址空间，有时会考虑用户空间请求。当使用 ASLR 之类的东西时（这在当今很常见），地址是有意随机化的。

这是否意味着数组实际上是在 RAM 中的“行”形式，或者它们有可能被分配到稀疏区域并且操作系统只是假装程序员？

两者兼而有之。操作系统创建内存页的物理到虚拟映射，而不是单个地址。页面大小因架构而异，但通常为 4 KiB。

因此，如果您有一个 1 KiB 数组（其起始地址至少 1 KiB 对齐），它将是物理上连续的。然而，一个 16 KiB 的数组可能分散在彼此相距不远的 4 个页面中。

【讨论】：

你确定1KiB数组是连续的吗？它可以从一页开始并在下一页继续吗？
@Broman "一个 1 KiB 数组（其起始地址至少对齐 1 KiB）" -- 假设 4 KiB 页面大小，如果 1 KiB 块为 1 KiB 对齐，它将恰好适合该页面上的四个“插槽”之一。
非常感谢！！它真的帮助了我:)