可執行檔的裝載過程

        應用程式，其實就是一系列的指令，以及指令所操作的資料。為了執行這些指令，並通過指令操作資料，需要將應用程式檔案載入到記憶體中。然後從程式的入口開始逐條執行程式檔案中的指令。

        在介紹應用程式的裝載過程之前，需要先瞭解可執行檔映射到記憶體後的布局情況。應用程式的記憶體通常是按如下方式分布：

       

       
每個應用程式的邏輯記憶體在32位機器上共有4GB，只標出了進程的使用者態記憶體布局，在Linux系統下為0x000000000~0xBFFFFFFF(3GB)，Windows為0x00000000~0x7FFFFFFFF(2GB)。

       
在中，“exec從程式檔案中讀到”的部分即作業系統從可執行檔載入到記憶體的內容。

              
本文部分：程式碼片段（.code或.text）、唯讀資料區段.rodata（代碼中通過const修飾的全域變數）

               
初始化的資料：資料區段（.data）。

 

       
程式碼片段也就是編譯時間產生的機器指令，應用程式運行時通過執行程式碼片段的指令，操作資料（包括.data、.rodata、.bss即未初始化的資料、以及堆和棧中的資料）。

 

       
作業系統在裝載應用程式時，主要分為三步：

       
1.      為進程分配虛擬記憶體（邏輯記憶體）

       
2.      建立虛擬記憶體與可執行檔的映射

               
以4K大小為單位，將虛擬記憶體地址與可執行檔的位移建立映射關係。

       
3.      將CPU的指令寄存器設定為應用程式的入口地址，啟動運行

 

       
在完成3步後，程式開始執行。啟動運行時將訪問虛擬記憶體的地址。但由於虛擬記憶體還沒有映射到實體記憶體，因此會觸發“頁中斷”。在發生頁中斷時，作業系統為虛擬記憶體分配實體記憶體，映射到此虛擬記憶體，然後根據此地址以及虛擬記憶體與可執行檔的映射關係，尋找到可執行檔的位移，然後將檔案的內容載入到實體記憶體中。