Linux 写时复制问题

[ChainLock]

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

int g=100;

int main()
{

	static int x=666;

	
	pid_t pid = fork();


	if (pid==-1){
		printf("创建进程失败\r\n");
	}

	if (pid==0){
		printf("pid=%d g=%d,x=%d,g=%p,x=%p\r\n",pid,g,x,&g,&x);
		g=111;
		x=222;

		printf("我子进程 pid=%d,g=%d,x=%d,g=%p,x=%p\r\n",pid,g,x,&g,&x);
	}else{

		printf("pid=%d,g=%d,x=%d,g=%p,x=%p\r\n",pid,g,x,&g,&x);
		g=666;
		x=777;
		printf("我是父进程 pid=%d,g=%d,x=%d,g=%p,x=%p\r\n",pid,g,x,&g,&x);
		
	}


	return 0;
}

输出

pid=4502,g=100,x=666,g=0x601044,x=0x601048
我是父进程 pid=4502,g=666,x=777,g=0x601044,x=0x601048
pid=0 g=100,x=666,g=0x601044,x=0x601048
我子进程 pid=0,g=111,x=222,g=0x601044,x=0x601048

我的问题是：

子进程修改变量后，会重新开启一块新内存，再我重新修改变量值后，为什么在打印变量的地址还是相同的？

[sagaxu]

你打印的是虚拟内存的地址，不是物理内存，两个进程可以有完全一样的虚拟内存布局

[ChainLock]

@sagaxu #1 父子虚拟内存地址一样，父子进程中各自修改数据，都不互相影响

[shijingshijing]

@ChainLock 打印出来的内存是虚拟内存地址，实际物理内存地址是 MMU 负责转换的。

[ChainLock]

我纠结的点在于，父子进程第一次打印变量地址 相同，我可以理解，我在子进程里面都改变这个变量的值，再次打印还是相同的

[GeekGao]

[wkla]

@ChainLock #4 进程内存空间互相独立，这点你得先整明白。然后物理内存（绝对地址）和虚拟内存映射的分页机制你得先整明白。

写时复制可以在更底层做，没必要反应到进程虚拟内存上。你想象的就是写的时候，变量会开一个新地址放。事实上可能是这整个内存页在物理地址上不一样，也没必要变动进程的虚拟地址。

[dhb233]

对于内核来说，能让程序正常运行，还能让指针地址改变是更难的事情吧。。。
写时拷贝是硬件提供的能力，fork 之后，设置页不可写，写的时候触发中断，复制一份就可以了

[heiher]

COW 是为被写的虚拟地址创建了一个新的物理页，复制数据到上面，再映射到触发写进程的该虚拟页上。从始至终虚拟地址不变，物理地址改变。只打印虚拟地址当然看不出来啦。

[wxf666]

@dhb233 #7 请教一下，4GB 的程序被 fork 之后，系统会设置 100W 页不可写吗？（假设 4KB/页）

[ho121]

写时复制是在比进程这个层级更底层中做的，对进程这一层是透明的。
你想想系统怎么可能随时改变进程内的状态（比如某变量的地址），那不就乱套了。
况且程序中拿到的地址是虚地址，不是物理内存的地址。写时复制是在物理内存级别做的。

同样的可以参考一下文件系统的写时复制，写时复制是在文件系统层面做的，对文件本身是透明不可见的。不管何时写时复制，对于文件来说，文件还是那个文件，内容不会因为写时复制而改变，只是磁盘上的分布变了。

[yanqiyu]

@wxf666 是，除非是 mmap 的 shared 这种情况，之外父子进程都会看到 ro 的页面，等写入的时候中断介入复制

[r46mht]

@wxf666 概念上是这样的，实际的操作不需要 100w 页一个一个设置。x86 的页表是一个类似于字典树的结构，在父节点上标不可写相当于一次性设置了很多连续的页不可写

[ChainLock]

@wkla #6 感谢佬

[ChainLock]

@GeekGao #5 感谢佬

[ChainLock]

@heiher #8 感谢佬，大彻大悟

[ChainLock]

@ho121 #10 我一直把虚地址，物理内存地址搞混了，要想完全搞懂，得去看 Linux 源码了

[ChainLock]

@r46mht #12 要想完全搞明白这些，只能去啃 linux 源码 ，我太菜了

[dhb233]

@wxf666 #9 具体的实现不是很清楚。。。至少 fork 的时候，新的进程的页表就是要全创建出来啊，有 100w 个页就要创建 100w 个页表

[ho121]

@ChainLock 看源码不至于，看操作系统原理就行

[vituralfuture]

给楼主提供几个意见，这些是操作系统的知识，中国大学 mooc 上找个课程，买几本书，现代操作系统，操作系统导论等经典书籍看一看，然后找国外大学是公开课程跟着做个实验，就能理解了。linux 内核源码很难读，如果不是内核开发，就没有读的必要，里面很多奇技淫巧➕各种历史遗留。操作系统的理论很早就有了，到现在已经非常完善了，所谓各种内核只不过是将这些理论落地而已，实现不重要，背后的思想设计才是精华

[ChainLock]

@vituralfuture #20 好的，佬