我正在编写以下程序来检查进程内存布局：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
#define CHAR_LEN 255
char filepath[CHAR_LEN];
char line[CHAR_LEN];
char address[CHAR_LEN];
char perms[CHAR_LEN];
char offset[CHAR_LEN];
char dev[CHAR_LEN];
char inode[CHAR_LEN];
char pathname[CHAR_LEN];
int main() {
printf("Hello world.n");
sprintf(filepath, "/proc/%u/maps", (unsigned)getpid());
FILE *f = fopen(filepath, "r");
printf("%-32s %-8s %-10s %-8s %-10s %sn", "address", "perms", "offset",
"dev", "inode", "pathname");
while (fgets(line, sizeof(line), f) != NULL) {
sscanf(line, "%s%s%s%s%s%s", address, perms, offset, dev, inode, pathname);
printf("%-32s %-8s %-10s %-8s %-10s %sn", address, perms, offset, dev,
inode, pathname);
}
fclose(f);
return 0;
}
我编译程序为gcc -static -O0 -g -std=gnu11 -o test_helloworld_memory_map test_helloworld_memory_map.c -lpthread.我首先运行readelf -l test_helloworld_memory_map并获得：
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x400890
There are 6 program headers, starting at offset 64
Program Headers:
Type Offset VirtAddr PhysAddr
FileSiz MemSiz Flags Align
LOAD 0x0000000000000000 0x0000000000400000 0x0000000000400000
0x00000000000c9e2e 0x00000000000c9e2e R E 200000
LOAD 0x00000000000c9eb8 0x00000000006c9eb8 0x00000000006c9eb8
0x0000000000001c98 0x0000000000003db0 RW 200000
NOTE 0x0000000000000190 0x0000000000400190 0x0000000000400190
0x0000000000000044 0x0000000000000044 R 4
TLS 0x00000000000c9eb8 0x00000000006c9eb8 0x00000000006c9eb8
0x0000000000000020 0x0000000000000050 R 8
GNU_STACK 0x0000000000000000 0x0000000000000000 0x0000000000000000
0x0000000000000000 0x0000000000000000 RW 10
GNU_RELRO 0x00000000000c9eb8 0x00000000006c9eb8 0x00000000006c9eb8
0x0000000000000148 0x0000000000000148 R 1
Section to Segment mapping:
Segment Sections...
00 .note.ABI-tag .note.gnu.build-id .rela.plt .init .plt .text __libc_freeres_fn __libc_thread_freeres_fn .fini .rodata __libc_subfreeres __libc_atexit .stapsdt.base __libc_thread_subfreeres .eh_frame .gcc_except_table
01 .tdata .init_array .fini_array .jcr .data.rel.ro .got .got.plt .data .bss __libc_freeres_ptrs
02 .note.ABI-tag .note.gnu.build-id
03 .tdata .tbss
04
05 .tdata .init_array .fini_array .jcr .data.rel.ro .got
然后，我运行程序并获得：
address perms offset dev inode pathname
00400000-004ca000 r-xp 00000000 fd:01 12551992 /home/zeyuanhu/share/380L-Spring19/lab3/src/test_helloworld_memory_map
006c9000-006cc000 rw-p 000c9000 fd:01 12551992 /home/zeyuanhu/share/380L-Spring19/lab3/src/test_helloworld_memory_map
006cc000-006ce000 rw-p 00000000 00:00 0 /home/zeyuanhu/share/380L-Spring19/lab3/src/test_helloworld_memory_map
018ac000-018cf000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap]
7ffc2845c000-7ffc2847d000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack]
7ffc28561000-7ffc28563000 r--p 00000000 00:00 0 [vvar]
7ffc28563000-7ffc28565000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0 [vsyscall]
我很困惑为什么内存段的虚拟地址与"/proc/[pid]/maps"中显示的地址不同。例如，第 2 个内存段的虚拟地址0xc9eb8由readelf显示，但在进程内存中，它被计算为0x6c9000。这个计算是怎么完成的？
我知道链接器指定0x400000作为第一个内存段的起始地址，进程内存显示与页面大小(4K)对齐的地址(例如，0xc9e2e对齐到0xca000加0x400000)。我认为这与readelf显示的"对齐"列有关。但是，阅读 ELF 标头让我感到困惑：
p_align This member holds the value to which the segments are aligned in memory and in the file. Loadable process seg‐ ments must have congruent values for p_vaddr and p_offset, modulo the page size. Values of zero and one mean no alignment is required. Otherwise, p_align should be a pos‐ itive, integral power of two, and p_vaddr should equal p_offset, modulo p_align.
具体来说，最后一句是什么意思？
否则，p_align应该是 2 的正积分幂，p_vaddr 应等于 p_offset，模p_align。
它所说的计算公式是什么？
多谢！
CPU地址映射具有"页面"粒度，4K仍然是非常常见的页面大小。/proc/$pid/maps显示操作系统映射，但它不会显示进程在映射范围内实际关心的地址。您的进程只关心从偏移量开始的内容eb8到第一个映射页面，但 CPU(以及为您控制它的操作系统)不会费心向下映射到字节粒度，并且链接器知道这一点，因此它会使用 CPU 页面大小的块设置磁盘文件。
这意味着对于可加载段以外的段，即没有LOAD段的段，偏移量中的最后n位必须与虚拟地址中的最后n匹配;p_align字段的值是1 << n。
例如，堆栈说它可以放置在任何地方，只是地址需要 16 对齐。
对于可加载的，它们至少需要页面对齐。以您示例中的第二个为例：
Offset VirtAddr
LOAD 0x00000000000c9eb8 0x00000000006c9eb8 0x00000000006c9eb8
0x0000000000001c98 0x0000000000003db0 RW 200000
给定页面大小为 4096，偏移量的最后 12 位必须与虚拟地址的最后 12 位相同。这是因为动态链接器通常使用mmap将页面直接从文件映射到内存中，而这只能是页面粒度的。因此，实际上动态链接器确实从文件中映射了此范围的第一部分。
006c9000-006cc000 rw-p 000c9000 fd:01 12551992
/home/zeyuanhu/share/380L-Spring19/lab3/src/test_helloworld_memory_map
进一步查看文件大小小于虚拟大小 - 其余数据将在另一个映射中映射为零：
006cc000-006ce000 rw-p 00000000 00:00 0
/home/zeyuanhu/share/380L-Spring19/lab3/src/test_helloworld_memory_map
如果您在0x00000000006c9000 - 0x00000000006c9eb7读取字节，您应该看到与0x00000000004c9000 - 0x00000000006c9eb7处完全相同的字节，这是因为数据段和代码段在文件中紧随其后，没有填充 - 这节省了大量磁盘空间，实际上也有助于节省 ram，因为可执行文件在块设备缓存中占用的空间更少！