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可执行文件只有装载到内存中才能被CPU利用。随着MMU（ Memory Management Unit ）（内存管控单元）的发展、多进程、多用户、虚拟存储的操作系统出现后，其装载变得复杂起来。
一、进程虚拟地址空间
程序和进程有什么区分：
程序可以看作代码。进程为执行整个代码的过程。
硬件位数决定了地址空间的上线，如32位的计算机。地址空间为0x0000000-0xFFFFFFFF，为4GB。64位的地址空间为：0x0000000000000000-0xFFFFFFFFFFFFFFFF，为8GB。
同样C语言指针的位数与虚拟地址位数相同。32位的指针位数同样为32位。
内存如何分配的呢？在Linux系统下内存分为两部分，一部分为系统内存1GB，另一部分为用户进程空间3GB，也就是进程空间。Windows上2GB系统内存，2GB为用户进程空间。
在Linux系统中，0x00000000-0xC0000000为进程地址空间，0xC0000000-0XFFFFFFFF为系统地址空间。
PAE （Physical Address Extension）
一个程序使用的地址空间可以超过4GB么？如果是虚拟地址，那么不行。如果是物理地址，那么可以。
?二、装载方式
程序指令需要装在内存中才能顺利运行，很多情况下程序需要的内存数量大于物理内存的数量，并且内存是很昂贵的，我们希望在不加内存的情况下让更多程序运行起来。而程序运行是有局部性原理的，我们可以将程序最常用的部分驻留在内存中，而将一些不常用的数据存放在磁盘里，这是动态装入的基本原理。
2.1 覆盖装入（Overlay）
?2.2 页映射
页映射将内存和所有磁盘的数据和指令按照 页 为单位分成若干个页，所有装载和操作的单位都是页。以目前的情况，硬件规定页的大小有4096B、8192B、2M、4M等。512M的物理内存有 512*1024*1024/4096这么多页数。
?如果需要将P4装载，那么需要做出选择，有两种算法，先进先出算法（FIFO）和最少使用算法（LUR）。
?三、从操作系统角度看可执行文件的装载
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?3.1 进程的建立
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?1. 创建一个独立的虚拟地址空间。
2. 读取可执行文件头，并建立虚拟空间与可执行文件的关系。
3. 将CPU的指令寄存器设置为程序的入口，启动运行。
虚拟地址空间的创建：
总结起来就是：创建页映射函数，将虚拟空间的各个页 映射至物理空间。分配一个页目录，不设置映射关系，到后面发生页错误时再进行设置。
读取可执行文件头：
?缺页时应当知道所需的页在可执行文件的哪一个位置，这便是虚拟空间与可执行文件的映射关系。这很重要。
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?有关虚拟内存区域：
将CPU指令寄存器设置为程序入口，启动。?
3.2 页错误?
?
页错误：
四、进程虚拟空间分布?
4.1 ELF文件链接视图和执行视图
映射到进程虚拟地址空间的不值代码段，情况很复杂。
操作系统在装载程序时不关心里面的内容，只关心权限问题，权限由以下几种组合：
1. 以代码段为代表的可读可执行段
2. 以BBS和数据段为代表的可读可写段
3. 以只读数据为代表的只读段，?
?这里的segment从装载的角度重新划分了段，权限类似的放到同一个segment中，系统按照segment来进行可执行文件的映射。
加下来以一段代码为例子。
#include<stdlib.h>
int main()
{
while(1)
{
sleep(1000);
}
return 0;
}?
?
?
4.2 堆和栈
总结一下：虚拟内存中存着管理进程的地址空间的东西，进程中的栈和堆同样存在VMA中，我们可以通过/proc来查看进程虚拟空间分布。
我们从表中可以看到5个VMA，其中前两个是映射到可执行文件的segment。另外三个没有映射到可执行文件中，?这种VAM叫匿名虚拟内存区域，我们可以看到里面的堆和栈，这几乎存在于所有的进程中。C语言中的malloc就是从堆中申请内存，堆由系统库管理。另一个vdso为内核模块，他的地址在内核空间中。
?这里继续总结，操作系统通过划分一个一个VMA来管理进程的虚拟空间，基本原则是将相同权限属性的、有相同映像文件的映射为一个VMA，一个进程基本可以区分为如下几种VMA区域：
1. 代码VMA，权限只读，可执行，有映像文件。
2. 数据VMA，权限可读写，可执行，有映像文件。
3. 堆VMA，权限可读写，可执行，无映像文件，匿名，可向上扩展。
4. 栈VMA，权限可读写，不可执行
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?4.3 堆的最大申请数量
4.4 段地址对齐?
4.5 进程栈初始化?
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?这里总结一下，程序将初始化信息压入栈中。main函数里的argc和argv分别对应命令行参数数量、命令行参数字符串指针数组。
五、Linux内核装载ELF过程的简介
当我们使用Linux的bash命令执行一个可执行文件时，系统先调用fork()形成一个新的进程，这个新的进程调用execve()来执行ELF可执行文件。原来的bash进程启动返回等待刚才启动的新进程结束，然后继续等待用户输入新的命令。execve被定义在unistd.h中：
这三个参数分别是 执行的程序文件名、执行参数、环境变量。具体如下：
?魔数再现：
下面是很复杂的过程，具体感兴趣还是去读原著吧。。。
?六、Windows的PE的装载
总结一下：就是说Windows的段都是以页为单位，段的起始地址都为4096的整数倍。这样比ELF简单许多，一个段就另起一页，用不到Segment这种概念了，并且PE文件没有那么多段，差不多有代码段、数据段、只读数据段、BSS等。
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1. 读取文件第一页，包含DOS头、PE文件头和段表。
2. Rebasing问题
3. 使用段表中提供的信息，将PE文件中所有段 映射到地址空间中相应的位置。
4. 装载DLL
5. 解析导入符号
6. 根据PE指定参数，建立初始化栈和堆
9. 建立主线程并启动进程
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小结?
介绍了可执行文件的装载过程，页映射的方式以及为什么进行页映射。介绍了虚拟地址中的分布，数据段、代码段、BSS、堆、栈等。?
