為什麼C語言中使用的位址是假的

在c語言中，指標變數的值就是乙個記憶體位址，&運算子的作用也是取變數的記憶體位址，請看下面的**：

#include

int a = 1, b = 255;

int main()

在 c-free 5.0 下執行，結果為：

pa = 0x402000, &b = 0x402004

**中的 a、b 是全域性變數，它們的記憶體位址在鏈結時就已經決定了，以後再也不能改變，該程式無論在何時執行，結果都是一樣的。

那麼問題來了，如果物理記憶體中的這兩個位址被其他程式占用了怎麼辦，我們的程式豈不是無法執行了？

幸運的是，這些記憶體位址都是假的，不是真實的物理記憶體位址，而是虛擬位址。虛擬位址通過cpu的轉換才能對應到實體地址，而且每次程式執行時，作業系統都會重新安排虛擬位址和實體地址的對應關係，哪一段物理記憶體空閒就使用哪一段。如下圖所示：

虛擬位址的整個想法是這樣的：把程式給出的位址看做是一種虛擬位址（virtual address），然後通過某些對映的方法，將這個虛擬位址轉換成實際的實體地址。這樣，只要我們能夠妥善地控制這個虛擬位址到實體地址的對映過程，就可以保證程式每次執行時都可以使用相同的位址。

例如，上面**中變數 a 的位址是 0x402000，第一次執行時它對應的物理記憶體位址可能是 0x12ed90aa，第二次執行時可能又對應 0xed90，而我們的程式不需要關心這些，這些繁雜的記憶體管理工作交給作業系統處理即可。

讓我們回到程式的執行本質上來。使用者程式在執行時不希望介入到這些複雜的記憶體管理過程中，作為普通的程式，它需要的是乙個簡單的執行環境，有自己的記憶體，有自己的cpu，好像整個程式占有整個計算機而不用關心其他的程式。

除了在程式設計時可以使用固定的記憶體位址，給程式設計師帶來方便外，使用虛擬位址還能夠使不同程式的位址空間相互隔離，提高記憶體使用效率。

使不同程式的位址空間相互隔離

如果所有程式都直接使用物理記憶體，那麼程式所使用的位址空間不是相互隔離的。惡意程式可以很容易改寫其他程式的記憶體資料，以達到破壞的目的；有些非惡意、但是有 bug 的程式也可能會不小心修改其他程式的資料，導致其他程式崩潰。

這對於需要安全穩定的計算機環境的使用者來說是不能容忍的，使用者希望他在使用計算機的時候，其中乙個任務失敗了，至少不會影響其他任務。

使用了虛擬位址後，程式a和程式b雖然都可以訪問同乙個位址，但它們對應的實體地址是不同的，無論如何操作，都不會修改對方的記憶體。

提高記憶體使用效率

使用虛擬位址後，作業系統會更多地介入到記憶體管理工作中，這使得控制記憶體許可權成為可能。例如，我們希望儲存資料的記憶體沒有執行許可權，儲存**的記憶體沒有修改許可權，作業系統占用的記憶體普通程式沒有讀取許可權等。

另外，當物理記憶體不足時，作業系統能夠更加靈活地控制換入換出的粒度，磁碟 i/o 是非常耗時的工作，這能夠從很大程度上提高程式效能。

以上兩點我們將在《記憶體分頁機制》和《記憶體分頁機制的實現》中進行詳細講解。

在計算機中，為了讓操作更加直觀、易於理解、增強使用者體驗，開發者經常會使用一件法寶——增加中間層，即使用一種間接的方式來遮蔽複雜的底層細節，只給使用者提供簡單的介面。虛擬位址是使用中間層的乙個典型例子。

實際上，計算機的整個發展過程就是不斷引入新的中間層：

**：