当我在 Linux 中调用 printf 之类的函数时，虚拟内存中究竟发生了什么？

Question

我问的是许多进程可能会使用的 printf 之类的函数，并且还需要内核的帮助来处理系统调用之类的事情。

对发生的事情的详细分步描述是什么？因为我在这方面有点困惑，所以我有这些问题：

1. printf 函数的指令是否在我们用户进程的内核部分？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？或者是否有上下文切换和内核进程执行此操作？

2. 执行 printf 等函数的所有进程在其虚拟内存中调用 printf 时是否都映射到相同的物理内存位置？

3. 总的来说，非内核进程使用虚拟内存的内核部分的情况有哪些？

Answer 1

1. printf是由C库实现的，它不是内核的一部分。（内核确实或多或少有自己的等价物，但用户进程无法使用它。）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¹，那是通过调用 发生的write，它由内核处理（好吧，C 库中有一个小的包装器，但它是最小的）；该进程调用相应的系统调用，并将控制权切换到内核，但仍处于同一进程的上下文中。

2. 来自可执行文件或库的代码页只加载一次到内存中（对于底层文件的相同版本），所以是的，printf映射到相同的物理地址，如果它是由同一个库提供的。

3. 虚拟内存的内核部分只能从内核代码访问。

¹ 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。