malloc/calloc返回的内存地址是否来自虚拟地址空间？

Question

char *ptr = (char*) malloc(40);
printf("%u",ptr);

56737856 (some output)

现在，如果我没有理解错误的话，我们在上面看到的输出不是物理地址，而是虚拟地址。我理解正确吗？

有没有办法看到实际的物理地址？或者反过来（如果我上面的假设是错误的），malloc 的所有内部实现是否必须使用 jemalloc 算法？

- RajSanpui

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printf("%p", (void *)ptr); - David Ranieri

嗯。/proc/self/maps 显示堆在虚拟地址方面的位置，但不显示物理地址。 - aschepler

@aschepler：您的意思是上面的地址来自虚拟地址范围，通常在打印时我们会看到吗？ - RajSanpui

@DavidRF：所以%p是用于指针实际持有的地址，你的意思是使用%p我们可以打印物理地址？ - RajSanpui

地址是虚拟地址。您永远不会看到物理地址 - 实际上，物理地址可以更改。 - Nik Bougalis

Answer 1

在用户空间应用程序中看到的所有地址都是虚拟地址。

物理地址只与内核有关。从虚拟地址到物理地址的映射非常复杂，因为：

• 并非所有虚拟地址都具有物理地址。（例如，未映射、懒惰地填充零或交换出去的页面没有物理地址。）
• 物理地址可能会突然更改（例如，如果页面被交换出去再交换回来，或者如果共享页面被复制）。

除了一些非常不寻常的情况（主要与硬件操作有关），您不应该关心物理地址。

- user149341

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正如DavidRF在上面指出的那样，如果我理解他想说的话，我们可以使用%p格式说明符打印物理地址吗？ - RajSanpui

不，%p 不是魔法。它只是打印出你传递给它的地址，并且该地址将是一个虚拟地址。 - user149341

@kingsmasher1，nops，我只是在矫正格式，使用 %p 你仍在访问操作系统映射的虚拟地址。 - David Ranieri

Answer 2

在具有虚拟内存的平台上，进程地址空间中的地址是指虚拟内存中的地址。在这种系统中，在典型的应用程序级别上，实际的物理RAM地址根本没有任何意义——即使在那个时刻它已经知道，它也可以随时变化。物理RAM地址超出了你的控制范围。因此，在典型的应用程序级别上，当人们谈论“物理地址”时，通常是指你打印的内容——进程地址空间中的地址，即虚拟地址。

不要使用"%u"来将指针传递给printf函数。使用"%p"，或者至少将你的指针转换为适当大小的无符号整数类型，然后使用该类型的格式说明符。

- AnT stands with Russia

Answer 3

有没有办法查看实际物理地址？

在x86架构的实模式中，没有内存保护，你可以得到实际的物理地址，所以你可以做一些像覆盖0x0地址的事情。

这是来自《内存管理：C/C++算法与实现》的一个代码片段，可以使运行DOS的计算机崩溃：

void main()
{
    unsigned char* ptr;
    int i;
    ptr = (unsigned char *)0x0;
    for(i = 0; i < 1024; i++)
    {
        ptr[i]=0x0;
    }
    return;
}

如果我可以引用维基百科的话：

实模式不支持内存保护、多任务处理或代码特权级。在80286发布之前，也就是引入保护模式之前，实模式是x86 CPU唯一可用的模式。为了向后兼容，所有x86 CPU在复位时都会进入实模式。

- Nobilis

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虽然这很有趣，但它根本没有回答问题。 - user149341

它回答了如何获取物理地址的问题。如果需要，我会添加注释以改进答案。 - Nobilis

这与Linux无关。Linux不在实模式下运行。 - user149341

我不同意；它只回答了一个特定情况。 - Ernest Friedman-Hill

它回答了问题的一部分，因为答案是“取决于情况”。如果系统是普通的桌面Linux，则有可能malloc返回虚拟页面。如果系统是某些嵌入式系统，则可能根本没有虚拟地址。Malloc是特定环境所需的。 - Devolus