C fork（）系统调用和进程的内存空间

我引用Silberschatz的“操作系统概念”解决方案中的“当一个进程使用fork（）调用创建一个新进程时，只有共享内存段在父进程和新分叉的子进程之间共享。堆栈和堆的副本是为新创建的进程创建的”

但是当我尝试这个程序的时候

#include  <stdio.h>
#include  <sys/types.h>

#define   MAX_COUNT  200

void  ChildProcess(void);                /* child process prototype  */
void  ParentProcess(void);               /* parent process prototype */

void  main(void)
{
         pid_t  pid;
         char * x=(char *)malloc(10);

         pid = fork();
         if (pid == 0) 
            ChildProcess();
         else 
            ParentProcess();
        printf("the address is %p\n",x);
}

void  ChildProcess(void)
{
          printf("   *** Child process  ***\n");
}

void  ParentProcess(void)
{
         printf("*** Parent*****\n");
}

父级和子级打印堆中的相同地址

---

有人能解释一下这里的矛盾吗。请清楚说明父母和孩子在记忆空间中共享的所有内容

地址相同，但地址空间不同。每个进程都有自己的地址空间，因此父进程的0x1370010与子进程的0x1370010不同。

是的，这两个进程对此变量使用相同的地址，但这些地址由不同的进程使用，因此不在同一地址中

---

这意味着地址是相同的，但它们不指向相同的物理内存。要理解这一点，您应该阅读更多关于虚拟内存的内容。

当内核

fork（）

启动进程时，复制的内存信息会继承相同的地址信息，因为堆是按原样有效复制的。如果地址不同，您将如何更新自定义结构内部的指针？内核对这些信息一无所知，因此这些指针将失效。因此，物理地址可能会更改（事实上，即使在可执行文件的生命周期内，即使没有

fork（）

ing，物理地址也会更改，但逻辑地址保持不变。

您可能正在具有虚拟内存的操作系统上运行程序。

fork（）之后

call，父进程和子进程有单独的地址空间，因此地址

0x1370010

不指向同一个位置。如果一个进程写入

*x

，另一个进程将看不到更改。（事实上，这些可能是相同的内存页，甚至是交换文件中的相同块，直到它被更改，但操作系统确保在父级或子级写入该页时立即复制该页，只要程序能够确定它正在处理自己的副本。）

从另一个线程引用我自己

• 当发出fork（）系统调用时，所有页面的副本 创建与父进程相对应的进程，并将其加载到单独的 操作系统为子进程指定的内存位置。但这不是 在某些情况下需要考虑。 “exec”系统调用或在fork（）之后很快退出 子进程只需要执行父进程的命令， 不需要复制父进程的页面，因为exec 将调用它的进程的地址空间替换为 要执行的命令
  在这种情况下，使用了一种称为写时复制（COW）的技术 使用这种技术，当出现fork时，父进程的页面不会被删除 为子进程复制。相反，这些页面在子进程之间共享 子进程和父进程。无论何时进程（父进程或子进程） 修改页面时，只制作该特定页面的单独副本 对于执行修改的进程（父进程或子进程）。 然后，此过程将使用新复制的页面，而不是 在将来的所有引用中共享一个进程。另一个进程 未修改共享页面）继续使用的原始副本 页面（现在不再共享）。此技术称为 写入时复制，因为某些进程写入页面时会复制该页面

• 另外，为了理解为什么这些程序似乎使用相同的内存空间（事实并非如此），我想引用《操作系统：原理与实践》一书的一部分
  大多数现代处理器都引入了一种称为 虚拟地址。使用虚拟地址，每个进程的内存 从“相同”位置开始，例如零。 每个进程都认为自己拥有整个机器，尽管 显然，事实并非如此
  因此，这些虚拟地址是物理地址的转换，并不代表相同的物理内存空间，为了留下一个更实际的例子，我们可以做一个测试，如果我们编译并运行多次显示静态变量方向的程序，比如这个程序

  #include <stdio.h>
  
  int main() {
      static int a = 0;
  
      printf("%p\n", &a);
  
      getchar();
  
      return 0;
  }
  

  #包括
  int main（）{
  静态int a=0；
  printf（“%p\n”、&a）；
  getchar（）；
  返回0；
  }
  

  不可能在两个内存中获得相同的内存地址 不同的程序如果我们直接处理物理内存
  通过多次运行该程序得到的结果是令人满意的

---

两种情况下的“是”地址是相同的。但如果您在子进程和父进程中为x指定不同的值，然后还打印x值和x地址，您将得到答案

#include  <stdio.h>
#include  <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define   MAX_COUNT  200

void  ChildProcess(void);                /* child process prototype  */
void  ParentProcess(void);               /* parent process prototype */

void  main(void)
{
    pid_t  pid;
    int * x = (int *)malloc(10);

    pid = fork();
    if (pid == 0) {
            *x = 100;
            ChildProcess();
    }
    else {
            *x = 200;
            ParentProcess();
    }
    printf("the address is %p and value is %d\n", x, *x);
}

void  ChildProcess(void)
{
    printf("   *** Child process  ***\n");
}

void  ParentProcess(void)
{
    printf("*** Parent*****\n");
}

---

现在，您可以看到值不同，但地址相同。因此两个进程的地址空间不同。这些地址不是实际地址，而是逻辑地址，因此对于不同的进程，这些地址可能相同。

作为一种优化技术，虚拟内存一开始指向相同的物理内存呃fork（），但如果其中一个进程写入内存，内存将被复制，映射将被更改。但不幸的是，我无法复制您的实验。我在ArchLinux x64机器和MacOs High Sierra机器上运行了相同的程序：每次运行时，这两个机器都会产生非常不同的地址空间。一切都可以接受图片结果的表格。这是不确定的，也就是说，它取决于操作系统。请看下面的图片-->@solidak，Patricio的屏幕截图是Windows的。Windows不启用地址空间布局随机化

#include  <stdio.h>
#include  <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#define   MAX_COUNT  200

void  ChildProcess(void);                /* child process prototype  */
void  ParentProcess(void);               /* parent process prototype */

void  main(void)
{
    pid_t  pid;
    int * x = (int *)malloc(10);

    pid = fork();
    if (pid == 0) {
            *x = 100;
            ChildProcess();
    }
    else {
            *x = 200;
            ParentProcess();
    }
    printf("the address is %p and value is %d\n", x, *x);
}

void  ChildProcess(void)
{
    printf("   *** Child process  ***\n");
}

void  ParentProcess(void)
{
    printf("*** Parent*****\n");
}

*** Parent*****
the address is 0xf70260 and value is 200
*** Child process  ***
the address is 0xf70260 and value is 100