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内存管理是每一位软件编程开发程序员都需要熟练掌握并应用的一个编程知识，而本文我们就简单来了解一下，内存管理基础知识分享。

物理地址、逻辑地址、虚拟内存的概念

物理地址：它是地址转换的终地址，进程在运行时执行指令和访问数据后都要通过物理地址从主存中存取，是内存单元真正的地址。

逻辑地址：是指计算机用户看到的地址。例如：当创建一个长度为100的整型数组时，操作系统返回一个逻辑上的连续空间：指针指向数组一个元素的内存地址。由于整型元素的大小为4个字节，故二个元素的地址时起始地址加4，以此类推。事实上，逻辑地址并不一定是元素存储的真实地址，即数组元素的物理地址(在内存条中所处的位置)，并非是连续的，只是操作系统通过地址映射，将逻辑地址映射成连续的，这样更符合人们的直观思维。

虚拟内存：是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间)，而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。

虚拟内存有什么好处

一，虚拟内存可以使得进程对运行内存超过物理内存大小，因为程序运行符合局部性原理，CPU访问内存会有很明显的重复访问的倾向性，对于那些没有被经常使用到的内存，我们可以把它换出到物理内存之外，比如硬盘上的swap区域。

二，由于每个进程都有自己的页表，所以每个进程的虚拟内存空间就是相互独立的。进程也没有办法访问其他进程的页表，所以这些页表是私有的，这就解决了多进程之间地址冲突的问题。

三，页表里的页表项中除了物理地址之外，还有一些标记属性的比特，比如控制一个页的读写权限，标记该页是否存在等。在内存访问方面，操作系统提供了更好的安全性。

内存管理

内存管理的概念就是操作系统对内存的划分和动态分配。

内存管理功能：

内存空间的分配与回收：由操作系统完成主存储器空间的分配和管理，是程序员摆脱存储分配的麻烦，提高编程效率。

地址转换：将逻辑地址转换成相应的物理地址。

内存空间的扩充：利用虚拟存储技术或自动覆盖技术，从逻辑上扩充主存。

存储保护：保证各道作业在各自的存储空间内运行，互不干扰。

创建进程先要将程序和数据装入内存。将用户源程序变为可在内存中执行的程序，通常需要以下几个步骤：

编译：由编译程序将用户源代码编译成若干目标模块(把高级语言翻译成机器语言)

链接：由链接程序将编译后形成的一组目标模块及所需的库函数连接在一起，形成一个完整的装入模块(由目标模块生成装入模块，链接后形成完整的逻辑地址)

装入：由装入程序将装入模块装入内存运行，装入后形成物理地址

程序的链接有以下三种方式：

静态链接：在程序运行之前，先将各目标模块及它们所需的库函数连接成一个完整的可执行文件(装入模块)，之后不再拆开。

装入时动态链接：将各目标模块装入内存时，边装入边链接的链接方式。

运行时动态链接：在程序执行中需要该目标模块时，才对它进行链接。其优点是便于修改和更新，便于实现对目标模块的共享。

内存的装入模块在装入内存时，有以下三种方式：

重定位：根据内存的当前情况，将装入模块装入内存的适当位置，装入时对目标程序中的指令和数据的修改过程称为重定位。

静态重定位：地址的变换通常是在装入时一次完成的。一个作业装入内存时，必须给它分配要求的全部内存空间，若没有足够的内存，则不能装入该作业。此外，作业一旦装入内存，整个运行期间就不能在内存中移动，也不能再申请内存空间。

动态重定位：需要重定位寄存器的支持。可以将程序分配到不连续的存储区中;在程序运行之前可以只装入它的部分代码即可投入运行，然后在程序运行期间，根据需要动态申请分配内存。

内存分配前，需要保护操作系统不受用户进程的影响，同时保护用户进程不受其他用户进程的影响。内存保护可采取如下两种方法：

在CPU中设置一对上、下限寄存器，存放用户作业在主存中的上限和下限地址，每当CPU要访问一个地址时，分别和两个寄存器的值相比，判断有无越界。

采用重定位寄存器(或基址寄存器)和界地址寄存器(又称限长存储器)来实现这种保护。重定位寄存器包含小的物理地址值，界地址寄存器含逻辑地址的大值。每个逻辑地址值必须小于界地址寄存器;内存管理机构动态得将逻辑地址与界地址寄存器进行比较，若未发生地址越界，则加上重定位寄存器的值后映射成物理地址，再送交内存单元。

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