指针数组和页表的类比

最近一直没有更新公众号，因为事情比较多，除了打工上班以外，还要处理以前遗留的一些事情。处理的一些事情真的挺头大、挺烦躁。后来经同学劝导，很多事情就索性不去想、不去琢磨了，结果，反而事情变顺当了。真的很神奇！

本篇文章谈一下 C 语言中的指针数组和 CPU 的页表的类比。

0x01：C 语言中的几个简单概念

以前学习 C 语言的时候，有一些概念好像很绕，但是仔细想想，与其说是绕，不如说是语文的理解能力有限。比如，数组指针和指针数组，还是函数指针和指针函数。对于 C 语言的老手自然是不会理解不了，但是对于初学者可能多少就有一些绕了。

毕竟初学的时候，可能指针本身的概念都理解不到位，再出现这么多种指针就更加的晕了。但是仔细想想还是比较好理解的。无非就是数组、指针、函数返回类型。即使不懂，稍加解释也还是能从字面理解的。

但是有的概念就不太好从字面理解了。

0x02：CPU 中的几个概念

在来看看 CPU 中关于分页的几个概念，先从 Intel 手册中截个图吧。

上图是 CPU 线性地址转换的一个图，当我们开启分页（其实分页是操作系统开启的，和我们无关）的时候，就要涉及到这些相关的知识。一张图里面就有很多名词，比如 CR3、PML4、PML4E、PDPTE、PDE、PTE。这些词在初学的时候就不太好记，理解还有点麻烦，但是实质它们之间的关系其实又不复杂。

上图的分页是按照 4K 进行分配的页的结构，还有按照 2M 进行分配的页的结构，还有按照 1G 进行分配的页的结构。这些名词、概念……虽然上面的这些概念很吓人，但是实质就是多级的数组指针数组。

0x03：指针数组和页表的类比

CPU 的分页机制其实和 C 语言的指针数组几乎就是同一个东西，其实就是同一个东西。除了像是指针数组外，如果用过在 CE 下找基址的话，其实我感觉也和这个很类似。

CR3 是 CPU 的一个控制寄存器，指向了顶级页表的基址，它其实就是一个数组指针。

至于 PML4、PDPT、PD、PT 就是数组，前面三个就是指针数组，依次指向它们的下级，它们是有层级关系的。最后一个是普通的数组，当然了这个数组里面存的也是指针，就是具体的物理内存地址了。

页表的整个层级只有 4 层吧，就是 4 级页表，主流的 Linux 好像也是四级页表吧。不过，新版的 Linux 中要更新到 5 级了~！

0x04：最后

看到这里以后感觉，很多专业的名词就是专业的壁垒吧。通过专业名词当做障碍，建立壁垒，从而给跨专业增加一些难度。甚至是同一个专业的不同分支也是这样吧。比如 C 语言的指针、汇编的寻址、上面提到的页表之类的。很多概念都是相同的，从内核的底层到上层的应用很多都是相通、甚至是相同的东西不同的表现，不过它们都是独立出现的，只有看明白他们的共性以后，才能豁然开朗！

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