当我在 Linux 中调用 printf 这样的函数时，虚拟内存中到底发生了什么？

Question

我问的是像 printf 这样的函数，很多进程可能会使用这些函数，并且还需要内核的帮助来完成系统调用等功能。

所发生情况的详细步骤描述是什么？因为我对这方面有点困惑，所以我有以下问题：

1. 内核中 printf 函数的指令是我们用户进程的一部分吗？当它尝试执行 printf 时，我们对同一用户进程中的内核位置执行 JMP，但我们进入内核模式？或者是否存在上下文切换并且内核进程执行此操作？

2. 当所有执行 printf 等函数的进程在虚拟内存中调用 printf 时，它们是否映射到相同的物理内存位置？

3. 总体来说，非内核进程使用内核部分虚拟内存的情况有哪些？

Answer 1

1. printf是由C库实现，它不是内核的一部分。 （内核或多或少确实有其自己的等效项，但这不适用于用户进程。）因此用户进程调用printf不会立即调用内核。如果printf的输出被写入，则通过调用发生write，由内核处理（好吧，C 库中有一个小包装器，但它是最小的）；进程调用相应的系统调用，并将控制权切换到内核，但仍在同一进程的上下文中。

2. 来自可执行文件或库的代码页仅加载到内存中一次（对于底层文件的相同版本），因此，是的，printf映射到相同的物理地址（如果它由同一库提供）。

3. 虚拟内存的内核部分只能从内核代码访问。

严格来说，printf将其输出写入缓冲区，该缓冲区可能不会写入任何地方。