全面介绍Windows内存管理机制和C内存分配实例.doc

全面介绍Windows内存管理机制及C++内存分配实例（一）：进程空间 Windows或C++的内存函数不知道有什么区别，更别谈有效使用；根本的原因是，没有清楚的理解操作系统的内存管理机制，本文企图通过简单的总结描述，结合实例来阐明这个机制。 本文目的： 对Windows内存管理机制了解清楚，有效的利用C++内存函数管理和使用内存。 本文内容： 本文一共有六节，由于篇幅较多，故按节发表。其他章节请看本人博客的Windows内存管理及C++内存分配实例（二）（三）（四）（五）和（六）。 1.??????进程地址空间 1.1地址空间 ?????????32|64位的系统|CPU ????????操作系统运行在硬件CPU上，32位操作系统运行于32位CPU上，64位操作系统运行于64位CPU上；目前没有真正的64位CPU。 32位CPU一次只能操作32位二进制数；位数多CPU设计越复杂，软件设计越简单。 ???????软件的进程运行于32位系统上，其寻址位也是32位，能表示的空间是232=4G，范围从0x0000 0000~0xFFFF FFFF。 ?????????NULL指针分区 范围：0x0000 0000~0x0000 FFFF 作用：保护内存非法访问 例子：分配内存时，如果由于某种原因分配不成功，则返回空指针0x0000 0000；当用户继续使用比如改写数据时，系统将因为发生访问违规而退出。 ????????那么，为什么需要那么大的区域呢，一个地址值不就行了吗？我在想，是不是因为不让8或16位的程序运行于32位的系统上呢？！因为NULL分区刚好范围是16的进程空间。 ?????????独享用户分区 范围：0x0001 0000~0x7FFE FFFF 作用：进程只能读取或访问这个范围的虚拟地址；超越这个范围的行为都会产生违规退出。 例子： ????????程序的二进制代码中所用的地址大部分将在这个范围，所有exe和dll文件都加载到这个。每个进程将近2G的空间是独享的。 注意：如果在boot.ini上设置了/3G，这个区域的范围从2G扩大为3G：0x0001 0000~0xBFFE FFFF。 ?????????共享内核分区 范围：0x8000 0000~0xFFFF FFFF 作用：这个空间是供操作系统内核代码、设备驱动程序、设备I/O高速缓存、非页面内存池的分配、进程目表和页表等。 例子： ???????这段地址各进程是可以共享的。????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 注意：如果在boot.ini上设置了/3G，这个区域的范围从2G缩小为1G：0xC000 0000~0xFFFF FFFF。 ???????通过以上分析，可以知道，如果系统有n个进程，它所需的虚拟空间是：2G*n+2G (内核只需2G的共享空间)。 ? 1.2地址映射 ?????????区域 区域指的是上述地址空间中的一片连续地址。区域的大小必须是粒度(64k)?的整数倍，不是的话系统自动处理成整数倍。不同CPU粒度大小是不一样的，大部分都是64K。 区域的状态有：空闲、私有、映射、映像。 在你的应用程序中，申请空间的过程称作保留(预订)，可以用VirtualAlloc；删除空间的过程为释放，可以用VirtualFree。 ????????在程序里预订了地址空间以后，你还不可以存取数据，因为你还没有付钱，没有真实的RAM和它关联。 这时候的区域状态是私有； 默认情况下，区域状态是空闲； 当exe或DLL文件被映射进了进程空间后，区域状态变成映像； 当一般数据文件被映射进了进程空间后，区域状态变成映射。 ?????????物理存储器 Windows各系列支持的内存上限是不一样的，从2G到64G不等。理论上32位CPU，硬件上只能支持4G内存的寻址；能支持超过4G的内存只能靠其他技术来弥补。顺便提一下，Windows个人版只能支持最大2G内存，Intel使用Address Windows Extension (AWE)?技术使得寻址范围为236=64G。当然，也得操作系统配合。 ????????内存分配的最小单位是4K或8K，一般来说，根据CPU不同而不同，后面你可以看到可以通过系统函数得到区域粒度和页面粒度。 ?????????页文件 页文件是存在硬盘上的系统文件，它的大小可以在系统属性里面设置，它相当于物理内存，所以称为虚拟内存。事实上，它的大小是影响系统快慢的关键所在，如果物理内存不多的情况下。 ???????每页的大