C++ Programmer's Cookbook

Wi n d o w s提供了3种进行内存管理的方法，它们是：
• 虚拟内存，最适合用来管理大型对象或结构数组。

• 内存映射文件，最适合用来管理大型数据流（通常来自文件）以及在单个计算机上运行的多个进程之间共享数据。

• 内存堆栈，最适合用来管理大量的小对象。

虚拟内存的状态
Wi n d o w s函数G l o b a l M e m o r y S t a t u s可用于检索关于当前内存状态的动态信息：
VOID GlobalMemoryStatus(LPMEMORYSTATUS pmst);
如果希望应用程序在内存大于4 G B的计算机上运行，或者合计交换文件的大小大于4 G B，那么可以使用新的G l o b a l M e m o r y S t a t u s E x函数：
BOOL GlobalMemoryStatusEx(LPMEMORYSTATUSEX pmst);

确定地址空间的状态
Wi n d o w s提供了一个函数，可以用来查询地址空间中内存地址的某些信息（如大小，存储器类型和保护属性等）。
这个函数称为Vi r t u a l Q u e r y：
DWORD VirtualQuery(
   LPCVOID pvAddress,
   PMEMORY_BASIC_INFORMATION pmbi,
   DWORD dwLength);
Wi n d o w s还提供了另一个函数，它使一个进程能够查询另一个进程的内存信息：
DWORD VirtualQueryEx(
   HANDLE hProcess,
   LPCVOID pvAddress,
   PMEMORY_BASIC_INFORMATION pmbi,
   DWORD dwLength);
这两个函数基本相同，差别在于使用Vi r t u a l Q u e r y E x时，可以传递你想要查询的地址空间信息的进程的句柄。调试程序和其他实用程序使用这个函数最多，几乎所有的应用程序都只需要调用Vi r t u a l Q u e r y函数。
为了获得完整的内存信息，我创建了一个函数，即V M Q u e r y：
BOOL VMQuery(
   HANDLE hProcess,
   PVOID pvAddress,
   PVMQUERY pVMQ);
系统信息

许多操作系统的值是根据主机而定的，比如页面的大小，分配粒度的大小等。这些值决不应该用硬编码的形式放入你的源代码。相反，你始终都应该在进程初始化的时候检索这些值，并在你的源代码中使用检索到的值。G e t S y s t e m I n f o函数将用于检索与主机相关的值：

 

VOID GetSystemInfo(LPSYSTEM_INFO psinf);

必须传递S Y S T E M _ I N F O结构的地址给这个函数。这个函数将初始化所有的结构成员然后返回。下面是S Y S T E M _ I N F O数据结构的样子。

typedef  struct  _SYSTEM_INFO
{
   union
    {
      DWORD dwOemId;   // Obsolete, do not use
       struct  
       {
         WORD wProcessorArchitecture;
         WORD wReserved;
      } ;
   } ;
   DWORD     dwPageSize;
   LPVOID    lpMinimumApplicationAddress;
   LPVOID    lpMaximumApplicationAddress;
   DWORD_PTR dwActiveProcessorMask;
   DWORD     dwNumberOfProcessors;
   DWORD     dwProcessorType;
   DWORD     dwAllocationGranularity;
   WORD      wProcessorLevel;
   WORD      wProcessorRevision;
}  SYSTEM_INFO,  * LPSYSTEM_INFO;

当系统引导时，它要确定这些成员的值是什么。对于任何既定的系统来说，这些值总是相同的，因此决不需要为任何既定的进程多次调用该函数。

表14-1 与内存有关的成员函数

该结构的其他成员与内存管理毫无关系，为了完整起见，下面也对它们进行了介绍（见表1 4 - 2）。

表14-2 与内存无关的成员函数

通过调用Vi r t u a l A l l o c函数，可以在进程的地址空间中保留一个区域：

PVOID VirtualAlloc(
PVOID pvAddress,
SIZE_T dwSize,
DWORD fdwAllocationType,
DWORD fdwProtect);

Vi r t u a l A l l o c函数的第二个参数是d w S i z e，用于设定想保留的区域的大小（以字节为计量单位）。由于系统保留的区域始终必须是C P U页面大小的倍数，因此，如果试图保留一个跨越6 2 K B的区域，结果就会在使用4 KB、8 KB或16 KB页面的计算机上产生一个跨越6 4 K B的区域。

当保留一个区域后，必须将物理存储器提交给该区域，然后才能访问该区域中包含的内存地址。系统从它的页文件中将已提交的物理存储器分配给一个区域。物理存储器总是按页面边界和页面大小的块来提交的。

若要提交物理存储器，必须再次调用Vi r t u a l A l l o c函数。不过这次为f d w A l l o c a t i o n Ty p e参数传递的是M E M _ C O M M I T标志，而不是M E M _ R E S E RV E标志。传递的页面保护属性通常与调用Vi r t u a l A l l o c来保留区域时使用的保护属性相同（大多数情况下是PA G E _ R E A D W R I T E），不过也可以设定一个不同的保护属性。

在已保留的区域中，你必须告诉Vi r t u a l A l l o c函数，你想将物理存储器提交到何处，以及要提交多少物理存储器。为了做到这一点，可以在p v A d d r e s s参数中设定你需要的内存地址，并在d w S i z e参数中设定物理存储器的数量（以字节为计量单位）。注意，不必立即将物理存储器提交给整个区域。
同时进行区域的保留和内存的提交

有时你可能想要在保留区域的同时，将物理存储器提交给它。只需要一次调用Vi r t u a l A l l o c函数就能进行这样的操作，如下所示：

PVOID pvMem  =  VirtualAlloc(NULL,  99   *   1024 ,   MEM_RESERVE  |  MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);

这个函数调用请求保留一个99 KB的区域，并且将99 KB的物理存储器提交给它。当系统处理这个函数调用时，它首先要搜索你的进程的地址空间，找出未保留的地址空间中一个地址连续的区域，它必须足够大，能够存放100 KB（在4 KB页面的计算机上）或104 KB（在8 KB页面的计算机上）。

系统之所以要搜索地址空间，原因是已将p v A d d r e s s参数设定为N U L L。如果为p v A d d r e s s设定了内存地址，系统就要查看在该内存地址上是否存在足够大的未保留地址空间。如果系统找不到足够大的未保留地址空间，Vi r t u a l A l l o c将返回N U L L，

如果能够保留一个合适的区域，系统就将物理存储器提交给整个区域。无论是该区域还是提交的内存，都将被赋予PA G E _ R E A D W R I T E保护属性。

最后需要说明的是，Vi r t u a l A l l o c将返回保留区域和提交区域的虚拟地址，然后该虚拟地址被保存在p v M e m变量中。如果系统无法找到足够大的地址空间，或者不能提交该物理存储器，Vi r t u a l A l l o c将返回N U L L。
回收虚拟内存和释放地址空间区域

若要回收映射到一个区域的物理存储器，或者释放这个地址空间区域，可调用Vi r t u a l F r e e函数：

BOOL VirtualFree(
LPVOID pvAddress,
SIZE_T dwSize,
DWORD fdwFreeType);

改变保护属性

虽然实践中很少这样做，但是可以改变已经提交的物理存储器的一个或多个页面的保护属性。

若要改变内存页面的保护属性，可以调用Vi r t u a l P r o t e c t函数：

    BOOL VirtualProtect(
   PVOID pvAddress,
   SIZE_T dwSize,
   DWORD flNewProtect,
   PDWORD pflOldProtect);

当然，保护属性是与内存的整个页面相关联的，而不是赋予内存的各个字节的。因此，如果要使用下面的代码来调用4 KB 页面的计算机上的Vi r t u a l P r o t e c t函数，其结果是把PA G E _ N O A C C E S S保护属性赋予内存的两个页面：

VirtualProtect(pvRgnBase + (3 * 1024), 2 * 1024,
PAGE_NOACCESS, &flOldProtect);

清除物理存储器的内容

为了说明内存的内容已经被清除，我们必须对系统的R A M提出大量的使用需求。若要进行这项操作，可以分3步来进行：

1) 调用G l o b a l M e m o r y S t a t u s函数，获取计算机中R A M的总容量。

2) 调用Vi r t u a l A l l o c函数，提交该数量的内存。这项操作的运行速度非常快，因为在进程试图访问页面之前，系统实际上并不为该内存分配R A M。

3) 调用Z e r o M e m o r y函数，使新提交的页面可以被访问。这将给系统的R A M带来沉重的负担，导致当前正在R A M中的某些页面被写入页文件。

如果用户指明该数据将在以后被访问，那么该数据将不被清除，并且在以后访问该数据时将数据转入R A M。但是，如果用户指明以后将不再访问该数据，那么数据将被清除，并且系统不把数据写入页文件，这样就可以提高应用程序的运行性能。