深入了解Linux内存地址0x0：它的作用与限制(linux内存地址0x0)

Linux作为一种广泛应用于嵌入式系统和服务器系统的开源操作系统，在计算机科学的领域中扮演着非常重要的角色。其中，Linux内存管理是Linux操作系统中的一个重要而复杂的部分，因为它涉及到Linux的内存分配、内存保护、地址转换等诸多方面。而本文将深入了解Linux内存地址0x0，探讨它的作用与限制。

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一、Linux内存地址0x0的概念

在Linux操作系统中，内存地址0x0被称为“空指针”，它是一个特殊的内存地址，表示空指针常量。当程序中指针变量被初始化为NULL时，实际上就是将该指针变量的值设置为0x0，表示这个指针指向了内存中的一个无效地址，也就是说这个指针没有指向任何有效的内存地址。

Linux内存地址空间从0x0000 0000到0xFFFF FFFF，其中0x0是其中一个特殊的内存地址。这个地址上的内存是被保留的，不能被使用或分配。

二、Linux内存地址0x0的作用

1.初始化指针变量

当我们定义一个指针变量时，如果不进行初始化，那么这个指针变量指向的就是随机的内存地址。因此，在程序中初始化指针变量时，一般采用将指针变量的值设置为0x0的方式进行初始化，这样能够保证指针变量指向一个无效的内存地址。

2.判断指针变量是否为空指针

在程序中，我们需要判断一个指针变量是否为空指针，以避免运行时出现崩溃或错误。此时我们可以将指针变量和空指针0x0进行比较，如果两者相等，则说明这个指针变量为空指针。

3.操作系统初始化

在Linux操作系统的初始化过程中，内核会将系统底层的一些资源映射到空闲物理内存地址的下方，这样可以方便地管理和使用这些资源。而内存地址0x0则被保留为空指针，不会被分配给任何资源，从而保证这个地址处的内存总是无效的。

三、Linux内存地址0x0存在的限制

虽然Linux内存地址0x0有着很多作用，但是它同时也存在着一定的限制，这些限制包括以下几个方面。

1.空指针不是NULL

在C语言中，空指针常量被定义为NULL，而不是内存地址0x0。因此，在程序中比较指针变量和NULL时，应该使用NULL而不是0x0，否则可能会导致程序运行出错。

2.空指针并不指向一个可访问的内存地址

虽然Linux内存地址0x0被保留为空指针，但是实际上这个地址并不指向一个可访问的内存地址。因此，在程序中不能访问空指针指向的内存，否则会导致程序出错或崩溃。

3.空指针不能被用作函数参数

在函数中，我们需要传递指针变量作为参数，来实现函数间的数据交换。但是，当我们将空指针作为函数参数时，会导致程序出错或崩溃。因此，在编写程序时，应该避免将空指针作为函数参数。

4.空指针不能进行解引用操作

在C语言中，我们可以通过指针变量访问指针所指向的内存。但是，当我们对空指针进行解引用操作时，会导致程序出错或崩溃。因此，在编写程序时，应该避免对空指针进行解引用操作。

四、

Linux内存地址0x0是一个特殊的内存地址，因为它是空指针常量所代表的内存地址。在Linux操作系统的内存管理过程中，空指针常量扮演着非常重要的角色，不仅可以初始化指针变量、判断是否为空指针，还可以在操作系统初始化时保证系统底层的资源可以被安全地映射到物理内存地址的下方。但是，空指针也存在一些限制，不能被用作函数参数或进行解引用操作。因此，在编写程序时，应该遵循相应的规定，充分利用空指针常量的作用，避免程序出现崩溃或错误。

相关问题拓展阅读：

• Linux下怎样在进程中获取虚拟地址对应的物理地址
• 求大神，小弟代码能力很弱，linux中cpu访问非法地址程序该怎么写？

Linux下怎样在进程中获取虚拟地址对应的物理地址

Linux文件目录中的/proc记录着当前进程的信息，称其为虚拟文件系统。在/proc下有一个链接目录名为self，这意味着哪一个进程打开了它，self中存储的信息就是所链接进程的。self中有一个名为page_map的文件，专门用来记录所链接进程的物理页号信息。这样通过/proc/pid/page_map文件，允许一个用户态的进程御举查看到每个虚拟页映射到的物理页

/proc/pid/page_map中的每一项都包含了一个64位的值，这个值内容如下所示。每一项的映射方式不同于真正的虚拟地址映射，其文件中遵循独立的对应关系，即虚拟地址相对于0x0经过的页面数是对应项在文件中的偏移量

* /proc/pid/pagemap.  This file lets a userspace process find out which

physical frame each virtual page is mapped to.  It contains one 64-bit

value for each virtual page, containing the following data (from

fs/proc/task_mmu.c, above pagemap_read):

* Bitspage frame number (PFN) if present//present为1时，bit0-54表示物理页号

* Bitsswap type if swapped

* Bitsswap offset if swapped

* Bitpte is soft-dirty (see Documentation/vm/soft-dirty.txt)

* Bitpage exclusively mapped (since 4.2)

* Bitszero

* Bitpage is file-page or shared-anon (since 3.5)

* Bitpage swapped

* Bitpage present//如果为1，表示当前物理页在内存中；为0，表示当前物理页不在内存中

在计算物理地址时，只需要找到虚拟地址的对应项，再通过对应项中的bit63判断此物理页是否在内存中，若在内存中则对应项中的物理页号加上偏移地址，就能得到物理地址

通过程序获或拆行取物理地址并验证写时拷贝技术

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

//计算虚拟地址对应的地址，传入虚拟地址vaddr，通过paddr传出物理地址

void mem_addr(unsigned long vaddr, unsigned long *paddr)

{

int pageSize = getpagesize();//调用此函数获取系衫哗统设定的页面大小

unsigned long v_pageIndex = vaddr / pageSize;//计算此虚拟地址相对于0x0的经过的页面数

unsigned long v_offset = v_pageIndex * sizeof(uint64_t);//计算在/proc/pid/page_map文件中的偏移量

unsigned long page_offset = vaddr % pageSize;//计算虚拟地址在页面中的偏移量

uint64_t item = 0;//存储对应项的值

int fd = open(“/proc/self/pagemap”, O_RDON);。。以只读方式打开/proc/pid/page_map

if(fd == -1)//判断是否打开失败

{

printf(“open /proc/self/pagemap error\n”);

return;

}

if(lseek(fd, v_offset, SEEK_SET) == -1)//将游标移动到相应位置，即对应项的起始地址且判断是否移动失败

{

printf(“sleek error\n”);

return;

}

if(read(fd, &item, sizeof(uint64_t)) != sizeof(uint64_t))//读取对应项的值，并存入item中，且判断读取数据位数是否正确

{

printf(“read item error\n”);

return;

}

if((((uint64_t)1

{

printf(“page present is 0\n”);

return ;

}

uint64_t phy_pageIndex = (((uint64_t)1

*paddr = (phy_pageIndex * pageSize) + page_offset;//再加上页内偏移量就得到了物理地址

}

const int a = 100;//全局常量

int main()

{

int b = 100;//局部变量

static c = 100;//局部静态变量

const int d = 100;//局部常量

char *str = “Hello World!”;

unsigned long phy = 0;//物理地址

char *p = (char*)malloc(100);//动态内存

int pid = fork();//创建子进程

if(pid == 0)

{

//p = ‘1’;//子进程中修改动态内存

mem_addr((unsigned long)&a, &phy);

printf(“pid = %d, virtual addr = %x , physical addr = %x\n”, getpid(), &a, phy);

}

else

{

mem_addr((unsigned long)&a, &phy);

printf(“pid = %d, virtual addr = %x , physical addr = %x\n”, getpid(), &a, phy);

}

sleep(100);

free(p);

waitpid();

return 0;

}

测试结果如下：

全局常量：符合写时拷贝技术

局部变量：不符合写时拷贝技术。原因分析，有可能是物理页上的其他数据被改动，导致拷贝出一个新物理页面

局部静态变量：不符合写时拷贝技术。原因分析，有可能是物理页上的其他数据被改动，导致拷贝出一个新物理页面

局部常量：不符合写时拷贝技术。原因分析，有可能是物理页上的其他数据被改动，导致拷贝出一个新物理页面

字符串：符合写时拷贝技术

动态内存：符合写时拷贝技术

子进程不修改动态内存

子进程修改动态内存

*其实想要知道虚拟地址对应的物理地址，通过这样的方式也可以得到物理地址而不用操作MMU。。。*

求大神，小弟代码能力很弱，linux中cpu访问非法地址程序该怎么写？

*((char *)0x0) = 0;

向0地址写入一个0，这就是非法的。

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