內(nèi)存是什么？
內(nèi)存對于用戶來說就是一個字節(jié)數(shù)組，我們可以根據(jù)地址來訪問到某個字節(jié)或者某些字節(jié)：
很久之前的內(nèi)存
很久很久之前，一臺機(jī)器上只放置一個程序，操作系統(tǒng)僅僅作為一個函數(shù)庫存在。對于內(nèi)存來說，除去操作系統(tǒng)的代碼和數(shù)據(jù)占用的一些空間外，其余空間全部分配給正在運(yùn)行的那個程序，畫個圖就是這樣：
同時運(yùn)行多個程序的內(nèi)存
后來人們覺得同時在一臺計(jì)算機(jī)上只運(yùn)行一個程序太虧了，就設(shè)計(jì)了一個可以同時運(yùn)行多個程序的機(jī)制。不過內(nèi)存條只有一個，所以這些用戶程序只能共享同一個內(nèi)存條，只能把內(nèi)存的不同部分劃分給不同的用戶程序，畫個圖就像是這樣：
這樣子的話也有一些問題：
不同用戶程序只能使用給他們規(guī)定好的那部分內(nèi)存，也就是程序員在敲代碼的時候就應(yīng)該小心翼翼的計(jì)算自己使用的內(nèi)存有沒有占到別人家的地兒，這樣對碼農(nóng)很不友好有木有。如果哪個心眼兒壞的家伙故意去讀取別人家的程序使用的內(nèi)存，這不就暴露了么，更嚴(yán)重的，這個壞家伙直接把別人家程序正在使用的內(nèi)存的某些字節(jié)給更新掉，這就是天坑了～能使用的內(nèi)存空間都給規(guī)定好了，太少了有木有～虛擬內(nèi)存
操作系統(tǒng)是個老好人，使命就是解決所有用戶感到麻煩的事情。設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的大叔覺得，如果讓用戶直接去操作內(nèi)存的話，用戶也不知道其他人到底使用了內(nèi)存的哪些字節(jié)，自己可以使用哪些字節(jié)，如果要做到這一點(diǎn)的話人們在開發(fā)程序的時候還要聚到一起開個會，把每個人該用哪塊內(nèi)存都規(guī)定好，即使規(guī)定好了用戶還得小心翼翼的避免使用了不屬于自己的那部分內(nèi)存。干脆，干脆就不讓用戶直接操作內(nèi)存了，讓用戶在編程序的時候直接把內(nèi)存想象成一個非常非常大的字節(jié)數(shù)組就好了，，自己在這個字節(jié)數(shù)組上可以隨便折騰，他們把這個非常大的字節(jié)數(shù)組稱之為虛擬內(nèi)存，由操作系統(tǒng)完成從虛擬內(nèi)存的虛擬地址到真實(shí)內(nèi)存的真實(shí)地址之間的映射工作。畫個圖就像這樣：
這樣還有問題，用戶越來越多，即使每個用戶都使用非常少的內(nèi)存空間，那加起來占用的內(nèi)存空間都可能超過了真實(shí)內(nèi)存的大小，更何況某些喪心病狂的程序員寫的程序里本身就使用了超過真正內(nèi)存大小的空間，這可怎么辦。這難不倒設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)的大叔們，他們機(jī)智的把硬盤也拉了進(jìn)來。
操作系統(tǒng)完成由虛擬內(nèi)存地址到真實(shí)內(nèi)存地址或者磁盤地址之間的映射工作，這樣子給用戶提供的虛擬內(nèi)存的地址空間就可以非常非常大，用戶程序中那些很久都用不到的內(nèi)存空間可以被操作系統(tǒng)給搞到磁盤上邊存儲，什么時候需要用了，又從磁盤中加載到真實(shí)內(nèi)存中，重要的是這個過程全部是操作系統(tǒng)自動完成的，對于我們這些碼農(nóng)來說，編寫程序就像是在一個炒雞大的字節(jié)數(shù)組上將某個地方的數(shù)據(jù)搬到另一個地方，或者將某個地方的數(shù)據(jù)經(jīng)過CPU的某種加工之后再放到某個字節(jié)數(shù)組的某個地方，整個過程so easy，完全不用擔(dān)心有沒有讀取/覆蓋掉別人正在使用的內(nèi)存空間。
虛擬內(nèi)存結(jié)構(gòu)
我們說對于敲代碼的碼農(nóng)來說，虛擬內(nèi)存就是一個超級大的字節(jié)數(shù)組，不過這個字節(jié)數(shù)組也是被劃分為多個部分的，并不是每個地方用戶都可以訪問，一般的虛擬內(nèi)存結(jié)構(gòu)長這樣：
用戶需要調(diào)用函數(shù)的時候，一般都會生成一個稱之為棧幀的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致虛擬內(nèi)存中的棧空間增長。
用戶需要單獨(dú)申請內(nèi)存空間時，就會從堆空間分配，從而導(dǎo)致虛擬內(nèi)存中的堆空間增長。
這里需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，我們平時所說的操作系統(tǒng)內(nèi)核不是一個進(jìn)程，而是指操作系統(tǒng)的代碼。
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