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Windows的内存管理
一 地址空间
1 地址空间
一个程序最大的寻址范围。对于Win32操作系统
最大的寻址范围是2的32次方，0-0xFFFFFFFF。
这个寻址范围由CPU决定。CPU的寻址范围越大，
程序难度降低。
2 地址空间的划分
通常情况下：
2.1 用户空间
地址范围 0 - 0x7FFFFFFF（2G），运行
应用程序代码、数据等等。
2.2.1 空指针区(NULL区)
地址范围 0 - 0x0000FFFF
2.2.2 用户区
地址范围 0x00010000 - 0x7FFEFFFF
2.2.3 64K禁入区
地址范围 0x7FFEFFFF - 0x7FFFFFFF
2.2 内核空间
地址范围 0x80000000 - 0xFFFFFFFF，被
系统使用，运行驱动、内核的数据和代码。
二 地址映射
1 区域
区域指一段连续的地址空间，区域的粒度和
CPU的粒度、操作系统相关。目前通常都是以
64K粒度存在，地址的对齐方式是以64K为边界。
区域的状态：
1）空闲 - 空闲的，可以被使用
2）私有 - 已经被占有，但是还未使用
3）映像 - 程序的代码使用
4）映射 - 程序的数据使用
2 物理内存
实际可以使用的物理存储器。
3 虚拟内存
使用硬盘空间作为内存扩展，也可以当作
物理内存使用。
4 内存页
操作系统使用内存页的方式管理物理内存
和虚拟内存。通常情况下，内存页的大小
为4K或者8K。
每个内存页具有自己的状态，例如
只读/可写/可执行
5 页目表
用于管理内存页的表。
页目 - 页表 - 内存页
- 内存页
- 页表
- 页表
指针 31 -----22 21-------12 11-----------0
页目 页表 偏移量
6 地址空间的访问
6.1 地址空间已经存在映射好的物理内存，
直接使用，返回。
6.2 系统去虚拟内存中，查找对应的内存页。
如果未找到，系统错误返回。
6.3 系统将虚拟内存的内存页切换到物理
内存当中。
6.4 返回实际物理内存地址，使用数据。
7 内存的使用
7.1 虚拟内存
适合对于大内存分配使用。一般情况下
如果分配的内存大于1M，应该使用虚拟
内存分配方式。
7.2 堆内存
适合对于小内存分配使用。一般情况下
对于小于1M的内存分配使用。例如
malloc/new。
7.3 堆栈内存
系统维护的内存区。
二 虚拟内存
1 虚拟内存
常用于大内存分配，分配的速度快，可以
根据需要指定分配方式。
2 虚拟内存的使用
2.1 分配内存
LPVOID VirtualAlloc(
LPVOID lpAddress,//NULL或者用于提交的内存地址
DWORD dwSize,//分配的大小，一般是页倍数
DWORD flAllocationType,//分配的方式
DWORD flProtect );//内存访问方式
分配的最大空间小于用户区间（通常是2G）。
2.2 提交内存
VirtualAlloc使用MEM_COMMIT方式。例如：
pszBuf = (CHAR *)
VirtualAlloc(
pszBuf, //需要提交内存地址
1024 * 1024 * 1024,
MEM_COMMIT,
PAGE_READWRITE );
2.3 使用内存
2.4 释放内存
BOOL VirtualFree(
LPVOID lpAddress,//释放的内存
DWORD dwSize, //释放的大小
DWORD dwFreeType ); //释放的方式
3 内存信息
VOID GlobalMemoryStatus(
LPMEMORYSTATUS lpBuffer //获取内存信息
);
三 堆内存
1 堆内存的特点
一般分配小数据内存，一般小于1M数据使用
堆内存分配。
一般程序执行后，会有一个默认堆，这个堆
的大小一般为1M。一个程序可以多个堆。通
过堆内存管理器来管理堆中的内存。
内存分配速度比VirtualAlloc慢。
2 堆内存的使用
2.1 创建堆
HANDLE HeapCreate(
DWORD flOptions,//创建标示
DWORD dwInitialSize, //初始化大小
DWORD dwMaximumSize ); //最大大小
2.2 分配内存
LPVOID HeapAlloc(
HANDLE hHeap, //堆的句柄
DWORD dwFlags, //分配标示
DWORD dwBytes ); //分配大小
2.3 使用内存
2.4 释放内存
BOOL HeapFree(
HANDLE hHeap, //堆的句柄
DWORD dwFlags, //释放标示
LPVOID lpMem ); //释放的地址
2.5 释放堆
BOOL HeapDestroy(
HANDLE hHeap ); //堆的句柄
3 malloc/HeapAlloc/VirtualAlloc
malloc内部调用HeapAlloc。
HeapAlloc内部调用的VirtualAlloc。
malloc分配内存：
例如100字节
| 内存头 | 100字节 | 4字节尾部标示 |
所用使用malloc分配的内存,会使用这个
内存头构成链表.
4 堆的信息
GetProcessHeap 当前进程默认堆的句柄
GetProcessHeaps 当前进程所有堆的句柄
四 堆栈内存
堆栈都是小数据的使用,系统维护,栈的大小
一般在1M左右.
例如,Windows下可以使用_alloca函数从栈上
分配内存.
五 内存映射文件
1 内存映射文件
可以将文件映射成内存,我们可以像使用内
存一样使用文件.
2 内存映射文件的使用
2.1 创建或打开一个文件
CreateFile
2.2 创建内存映射文件
HANDLE CreateFileMapping(
HANDLE hFile, //文件句柄
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpFileMappingAttributes,
//安全属性
DWORD flProtect, //保护模式
DWORD dwMaximumSizeHigh,//大小的高32位
DWORD dwMaximumSizeLow, //大小的低32位
LPCTSTR lpName ); //文件映射内核对象的名称
2.3 映射成内存地址
LPVOID MapViewOfFile(
HANDLE hFileMappingObject, //文件映射句柄
DWORD dwDesiredAccess, //访问模式
DWORD dwFileOffsetHigh, //地址偏移高32位
DWORD dwFileOffsetLow,//地址偏移低32位
DWORD dwNumberOfBytesToMap ); //要映射的字节数
2.4 使用内存
2.5 卸载映射
BOOL UnmapViewOfFile(
LPCVOID lpBaseAddress //卸载的地址
);
2.6 关闭内存映射文件
CloseHandle
2.7 文件关闭
CloseHandle