程序员自我修养读后感(4)-可执行文件加载

可执行文件的装载与运行

虚拟地址空间

程序通过编译链接之后，各个变量及函数的虚拟地址就已经确定了。每个程序都拥有独立的内存空间，程序运行时使用的是虚拟地址，操作系统通过内存映射的方式，把虚拟地址映射到物理地址，程序只需要通过虚拟地址操作即可，不需要关心实际的物理内存地址。程序可访问的虚拟地址的大小与系统的总线位宽相关， 32位系统允许访问4GB的地址。操作系统通过页映射的方式，加载程序的数据和指令到内存，没有被使用的数据和指令就被替换到磁盘中。

文件的装载

进程创建时，操作系统首先创建一个独立的虚拟地址空间，并建立一个页目录结构，用于后面保存页与物理地址的映射关系。然后读取可执行文件的文件头，建立虚拟地址空间与执行文件的映射关系。
然后cpu指令寄存器设置为可执行文件的入口地址，启动运行。 CPU在运行的过程中，去访问对应的虚拟地址，会发现对应的页内容是空的，即发生了页错误，转而由系统分配物理内容，然后建立映射关系，加载数据与指令，再由程序继续运行。

可执行文件 – 虚拟地址空间 – 物理内存空间

虚拟地址空间的分配

由于页映射加载需要保证按页面大小对齐加载，那么每个段需要以页大小的倍数进行装载，不足一页也要占用一个页的大小，浪费了空间。系统通过合并多个相同属性的段进行加载。合并后的段，称为segment。

readelf -l exec_file // 可以显示具体的地址及段


查看实际执行的内存分布情况
cat /proc/{pid}/maps

Linux加载elf的简要步骤

1. 读取文件的前面128字节， 判断文件类型
2. 查找不同文件的handler函数
3. 根据程序表头，对文件进行映射
4. 初始化进程环境， 修改入口地址
5. 开始执行

行动，才不会被动!

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