fork时未触发写时复制？为何父子进程内存地址仍相同

根据写时复制（copy-on-write）机制，fork创建子进程后，初始时父子进程指向同一内存区域，直到其中一个进程修改内存时，才会复制该内存并在副本上执行修改操作。但如下代码的输出显示，子进程修改gFlag后，父子进程的gFlag内存地址仍保持一致，请问这一现象的原因是什么？

using namespace std;
using ULL = unsigned long long;
int gFlag = 0;

int main ()
{
        gFlag = 1;
        cout << (ULL)&gFlag << endl;

        pid_t ret = fork ();

        if (ret > 0) {

                sleep (6);

                cout << "Parent: " << gFlag << endl;
                cout << "Parent: " << (ULL)&gFlag << endl;

                return 0;
        } else {

                gFlag = 15;
                cout << "Child: " << gFlag << endl;
                cout << "Child: " << (ULL)&gFlag << endl;
        }

        return 0;
}

输出结果：

94022699245908
Child: 15
Child: 94022699245908
Parent: 1
Parent: 94022699245908

解答 #

这是因为你打印的是虚拟地址，而非真实的物理内存地址：

• 现代操作系统都采用虚拟内存机制，每个进程都拥有独立的虚拟地址空间。fork创建子进程时，会完整复制父进程的虚拟地址映射关系，所以父子进程的虚拟地址空间布局完全一致。
• 写时复制（COW）机制作用的是物理内存页：当子进程修改gFlag时，操作系统会为该变量所在的物理内存页创建一个副本，子进程的虚拟地址会重新映射到这个新的物理页；而父进程的虚拟地址依然映射到原来的物理页。
• 但父子进程的虚拟地址是各自进程内部的逻辑地址，二者的虚拟地址空间相互独立，所以&gFlag打印出的数值完全相同——这个地址只是进程自己“认知”的地址，和真实的物理内存位置没有直接对应关系。

简单总结：虚拟地址只是进程内部的逻辑标识，父子进程的虚拟地址可以完全相同，但它们背后映射的物理内存已经在修改操作后分开了，所以变量值不同，但打印的地址看起来一致。

内容的提问来源于Stack Exchange，提问作者Vipul Gupta