面试题：C++ 中逻辑地址在不同进程的唯一性基础

Question

在 C++ 编程环境下，简要阐述逻辑地址的概念，并说明为什么在不同进程中逻辑地址具有唯一性？

Answer 1

逻辑地址概念

逻辑地址是指在程序中使用的地址，它是相对于进程的地址空间而言的。在 C++ 程序中，代码、数据等在编写和运行时所涉及的地址就是逻辑地址。逻辑地址由操作系统和处理器的内存管理单元（MMU）共同管理与转换，它并不是物理内存中的实际地址。通过 MMU，逻辑地址会被映射到物理地址，这使得程序无需关心实际物理内存的布局，提高了程序的可移植性和内存管理的灵活性。

不同进程中逻辑地址具有唯一性的原因

1. 进程地址空间隔离：每个进程都有自己独立的虚拟地址空间。操作系统为每个进程分配一块逻辑地址空间，这个空间与其他进程的地址空间相互隔离。这意味着不同进程的逻辑地址空间是相互独立的，互不干扰。例如，进程 A 的逻辑地址 0x1000 和进程 B 的逻辑地址 0x1000 处于不同的地址空间中，它们所指向的内容和实际物理位置是不同的，从根本上保证了逻辑地址在不同进程中的唯一性。
2. 内存映射机制：操作系统通过内存映射将进程的逻辑地址映射到物理地址。在映射过程中，不同进程的逻辑地址到物理地址的映射表（页表等）是不同的。每个进程的页表记录了该进程逻辑地址与物理地址的对应关系，当进程访问某个逻辑地址时，根据其自身的页表进行转换。由于不同进程有不同的页表，即使逻辑地址数值相同，经过不同页表映射后，最终对应的物理地址也不同，进一步确保了不同进程中逻辑地址的唯一性。