Bộ nhớ, địa chỉ và giá trị

#Mô hình bộ nhớ phẳng

địa chỉ:   0      1      2      3      4      5      6      7   ...
nội dung: [??]   [2A]   [00]   [00]   [00]   [??]   [??]   [??]

#Địa chỉ và giá trị

Đây là phân biệt quan trọng nhất của cả chương. Mỗi biến có hai thứ hoàn toàn khác nhau gắn với nó.

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int    n = 42;
    double d = 3.14;
    char   c = 'A';

    printf("n: gia tri %d,    dia chi %p, rong %zu byte\n",
           n, (void *)&n, sizeof n);
    printf("d: gia tri %.2f,  dia chi %p, rong %zu byte\n",
           d, (void *)&d, sizeof d);
    printf("c: gia tri %c,    dia chi %p, rong %zu byte\n",
           c, (void *)&c, sizeof c);

    return 0;
}

n: gia tri 42,    dia chi 0x7ffd3a2c1e4c, rong 4 byte
d: gia tri 3.14,  dia chi 0x7ffd3a2c1e40, rong 8 byte
c: gia tri A,     dia chi 0x7ffd3a2c1e3f, rong 1 byte

Một biến nhiều byte thì địa chỉ là byte nào

Địa chỉ của một biến là địa chỉ của byte đầu tiên nó chiếm. Kiểu quyết định số byte tiếp theo cũng thuộc về nó. Đó là toàn bộ ý nghĩa của việc con trỏ có kiểu.

double d;      /* chiếm 8 byte, từ &d tới &d + 7 */
char   c;      /* chiếm 1 byte, đúng tại &c */

#Địa chỉ ảo

Địa chỉ bạn thấy trong chương trình không phải địa chỉ trên thanh nhớ thật. Hệ điều hành cho mỗi tiến trình một không gian địa chỉ riêng, gọi là địa chỉ ảo, rồi tự dịch sang địa chỉ vật lý.

n: dia chi 0x7ffd3a2c1e4c
n: dia chi 0x7ffe91b40dcc
n: dia chi 0x7ffc5e8a2f9c

#Bản đồ bộ nhớ của tiến trình

ma ham        : 0x55d3f4a01169
hang chuoi    : 0x55d3f4a02004
bien toan cuc : 0x55d3f4a04010
cap phat dong : 0x55d3f52b62a0
bien cuc bo   : 0x7ffd3a2c1e4c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int g_toan_cuc = 1;

int main(void)
{
    int   cuc_bo = 2;
    char *heap   = malloc(16);

    printf("ma ham        : %p\n", (void *)main);
    printf("hang chuoi    : %p\n", (void *)"xin chao");
    printf("bien toan cuc : %p\n", (void *)&g_toan_cuc);
    printf("cap phat dong : %p\n", (void *)heap);
    printf("bien cuc bo   : %p\n", (void *)&cuc_bo);

    free(heap);

    return 0;
}

55d3f4a00000-55d3f4a01000 r--p  /usr/bin/cat
55d3f4a01000-55d3f4a05000 r-xp  /usr/bin/cat
55d3f4a05000-55d3f4a07000 r--p  /usr/bin/cat
55d3f52b6000-55d3f52d7000 rw-p  [heap]
7ffd3a2ab000-7ffd3a2cc000 rw-p  [stack]

Cột quyền hạn rất đáng chú ý: r-xp nghĩa là đọc và chạy được nhưng không ghi được, đó là vùng mã. rw-p nghĩa là đọc ghi được nhưng không chạy được. Sự tách bạch này là một lớp bảo vệ quan trọng chống lại việc chạy mã do kẻ tấn công đưa vào.

#Vì sao con trỏ là tất yếu

Nếu địa chỉ chỉ là số, thì con trỏ chỉ là biến chứa số. Câu hỏi thật là: vì sao ta cần biến như vậy. Có năm lý do, và mỗi lý do sẽ thành một chương sau này.

• Hàm sửa được dữ liệu của người gọi. C truyền theo giá trị, nên cách duy nhất là đưa cho hàm địa chỉ. Bài 12.6.
• Không phải sao chép dữ liệu lớn. Truyền địa chỉ của một struct một megabyte tốn 8 byte thay vì một triệu. Bài 12.5.
• Cấp phát bộ nhớ lúc chạy. Khi chưa biết trước cần bao nhiêu, malloc trả về một địa chỉ. Chương 14.
• Cấu trúc dữ liệu động. Danh sách liên kết và cây được nối với nhau bằng con trỏ. Chương 21 tới 24.
• Truyền hành vi như dữ liệu. Con trỏ hàm cho phép quyết định gọi hàm nào lúc chạy. Bài 13.5.