1. 验证程序地址空间布局图

下面我们写段代码验证一下上图中的各数据地址什么从低到高，以及堆栈地址相对增长：

运行验证：

根据运行结果，我们可以知道我们的布局图是正确的！

2. 虚拟地址空间

先演示一段代码看结果：

从结果上可以发现：父进程，子进程的 g_val 的地址相同，值却不同，这不是很矛盾吗？

我们从中得出以下结论：

变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量
但地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理内存地址！
在Linux地址下，这种地址叫做 虚拟地址(线性地址).
我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理。OS必须负责将虚拟地址转化成物理地址。

什么是虚拟地址空间

地址空间是一种内核数据结构，它里面至少要有：各个区域的划分：

每个进程都会创建一个独属于自己的虚拟地址空间和页表，页表将虚拟地址与物理内存地址建立联系(映射关系)，只要保证每一个进程的页表映射的是物理内存的不同区域，就能做到进程间互不干扰，实现进程的独立性。

3. 进程地址空间

所以之前说‘ 程序的地址空间 ’ 是不准确的，准确的应该说成 “进程地址空间” ，那该如何理解呢？看图：

现在，我们就可以根据这张图很好的解释第2点演示代码中 g_val 地址相同值却不同的原因了。

解释：子进程以父进程为模板，所以子进程内虚拟地址空间的 g_val 的虚拟地址是一样的，映射在物理内存中的位置也一样，但是！当子进程修改g_val值时，会发生写时拷贝，即子进程修改g_val值时，页表会把物理内存中g_val的地址映射到不同于父进程中g_val地址的新地址(如上图所示)，因此，演示代码中g_val地址相同是指虚拟地址相同，值不同其实是因为被映射到了不同的物理地址！

4. 为什么要有虚拟地址空间

1. 有效保护物理内存

因为地址空间和页表是OS创建并维护的，也就意味着想使用地址空间好页表进行映射就必须在OS监管下进行，当有非法访问或者映射时，OS会识别并终止这个进程，这样就很好的保护了物理内存中所有的合法数据，包括各个进程，以及内核的相关有效数据。

2. 使内存管理模块和进程管理模块实现解耦合

因为有地址空间和页表的映射关系存在，在物理内存中，我们可以对未来的数据进行任意位置的加载！物理内存的分配和进程的管理就可以做到没有关系！从而实现进程管理模块和内存管理模块的解耦合。

Tip:

实际上，因为有地址空间的存在，所以上层用户申请空间，实际上是申请地址空间，物理内存甚至可以一个字节都不分配！而当你真正对物理内存进行访问的时候，OS才会执行内存的相关管理算法，帮你申请内存，构建页表映射关系，然后才让你进行内存的访问。这种延时分配的策略，可以提高整机的效率，使内存的有效使用几乎是100%的！