Wi n d o w s提供了3種進(jìn)行內(nèi)存管理的方法，它們是：
• 虛擬內(nèi)存，最適合用來管理大型對(duì)象或結(jié)構(gòu)數(shù)組。
• 內(nèi)存映射文件，最適合用來管理大型數(shù)據(jù)流（通常來自文件）以及在單個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的多個(gè)進(jìn)程之間共享數(shù)據(jù)。
• 內(nèi)存堆棧，最適合用來管理大量的小對(duì)象。
虛擬內(nèi)存的狀態(tài)
Wi n d o w s函數(shù)G l o b a l M e m o r y S t a t u s可用于檢索關(guān)于當(dāng)前內(nèi)存狀態(tài)的動(dòng)態(tài)信息：
VOID GlobalMemoryStatus(LPMEMORYSTATUS pmst);
如果希望應(yīng)用程序在內(nèi)存大于4 G B的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，或者合計(jì)交換文件的大小大于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函數(shù)：
BOOL GlobalMemoryStatusEx(LPMEMORYSTATUSEX pmst);
確定地址空間的狀態(tài)
Wi n d o w s提供了一個(gè)函數(shù)，可以用來查詢地址空間中內(nèi)存地址的某些信息（如大小，存儲(chǔ)器類型和保護(hù)屬性等）。
這個(gè)函數(shù)稱為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還提供了另一個(gè)函數(shù)，它使一個(gè)進(jìn)程能夠查詢另一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存信息：
DWORD VirtualQueryEx(
HANDLE hProcess,
LPCVOID pvAddress,
PMEMORY_BASIC_INFORMATION pmbi,
DWORD dwLength);
這兩個(gè)函數(shù)基本相同，差別在于使用Vi r t u a l Q u e r y E x時(shí)，可以傳遞你想要查詢的地址空間信息的進(jìn)程的句柄。調(diào)試程序和其他實(shí)用程序使用這個(gè)函數(shù)最多，幾乎所有的應(yīng)用程序都只需要調(diào)用Vi r t u a l Q u e r y函數(shù)。
為了獲得完整的內(nèi)存信息，我創(chuàng)建了一個(gè)函數(shù)，即V M Q u e r y：
BOOL VMQuery(
HANDLE hProcess,
PVOID pvAddress,
PVMQUERY pVMQ);
系統(tǒng)信息
許多操作系統(tǒng)的值是根據(jù)主機(jī)而定的，比如頁面的大小，分配粒度的大小等。這些值決不應(yīng)該用硬編碼的形式放入你的源代碼。相反，你始終都應(yīng)該在進(jìn)程初始化的時(shí)候檢索這些值，并在你的源代碼中使用檢索到的值。G e t S y s t e m I n f o函數(shù)將用于檢索與主機(jī)相關(guān)的值：
VOID GetSystemInfo(LPSYSTEM_INFO psinf);
必須傳遞S Y S T E M _ I N F O結(jié)構(gòu)的地址給這個(gè)函數(shù)。這個(gè)函數(shù)將初始化所有的結(jié)構(gòu)成員然后返回。下面是S Y S T E M _ I N F O數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的樣子。
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;
當(dāng)系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，它要確定這些成員的值是什么。對(duì)于任何既定的系統(tǒng)來說，這些值總是相同的，因此決不需要為任何既定的進(jìn)程多次調(diào)用該函數(shù)。
表14-1 與內(nèi)存有關(guān)的成員函數(shù)
| 成員名 |
描述 |
| d w P a g e S i z e |
用于顯示C P U的頁面大小。在x86 CPU上，這個(gè)值是4 0 9 6字節(jié)。在Alpha CPU 上，這個(gè)值是8 1 9 2字節(jié)。在I A - 6 4上，這個(gè)值是8 1 9 2字節(jié) |
| l p M i n i m u m A p p l i c a t i o n A d d r e s s |
用于給出每個(gè)進(jìn)程的可用地址空間的最小內(nèi)存地址。在Windows 98上，這個(gè)值是4 194 304，或0 x 0 0 4 0 0 0 0 0，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程的地址空間中下面的4 M B是不能使用的。在Windows 2000上，這個(gè)值是65 536或0 x 0 0 0 1 0 0 0 0，因?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程的地址空間中開頭的6 4 K B總是空閑的 |
| l p M a x i m u m A p p l i c a t i o n A d d r e s s |
用于給出每個(gè)進(jìn)程的可用地址空間的最大內(nèi)存地址。在Windows 98 上，這個(gè)地址是2 147 483 647或0 x 7 F F F F F F F，因?yàn)楣蚕韮?nèi)存映射文件區(qū)域和共享操作系統(tǒng)代碼包含在上面的2 GB分區(qū)中。在Windows 2000上，這個(gè)地址是內(nèi)核方式內(nèi)存開始的地址，它不足6 4 K B |
| d w A l l o c a t i o n G r a n u l a r i t y |
顯示保留的地址空間區(qū)域的分配粒度。截止到撰寫本書時(shí)，在所有Wi n d o w s平臺(tái)上，這個(gè)值都是65536 |
該結(jié)構(gòu)的其他成員與內(nèi)存管理毫無關(guān)系，為了完整起見，下面也對(duì)它們進(jìn)行了介紹（見表1 4 - 2）。
表14-2 與內(nèi)存無關(guān)的成員函數(shù)
| 成員名 |
描述 |
| d w O e m I d |
已作廢，不引用 |
| W R e d e r v e d |
保留供將來使用，不引用 |
| d w N u m b e r O f P r o c e s s o r s |
用于指明計(jì)算機(jī)中的C P U數(shù)目 |
| d w A c t i v e P r o c e s s o r M a s k |
一個(gè)位屏蔽，用于指明哪個(gè)C P U是活動(dòng)的（允許運(yùn)行線程） |
| d w P r o c e s s o r Ty p e |
只用于Windows 98，不用于Windows 2000，用于指明處理器的類型，如Intel 386、4 8 6或P e n t i u m |
| w P r o c e s s o r A r c h i t e c t u r e |
只用于Windows 2000，不用于Windows 98，用于指明處理的結(jié)構(gòu)，如I n t e l、A l p h a、Intel 64位或Alpha 64位 |
| w P r o c e s s o r L e v e l |
只用于Windows 2000，不用于Windows 98，用于進(jìn)一步細(xì)分處理器的結(jié)構(gòu)，如用于設(shè)定Intel Pentium Pro或Pentium II |
| w P r o c e s s o r R e v i s i o n |
只用于Windows 2000 ，不用于Windows 98，用于進(jìn)一步細(xì)分處理器的級(jí)別 |
在地址空間中保留一個(gè)區(qū)域
通過調(diào)用Vi r t u a l A l l o c函數(shù)，可以在進(jìn)程的地址空間中保留一個(gè)區(qū)域：
PVOID VirtualAlloc(
PVOID pvAddress,
SIZE_T dwSize,
DWORD fdwAllocationType,
DWORD fdwProtect);
第一個(gè)參數(shù)p v A d d r e s s包含一個(gè)內(nèi)存地址，用于設(shè)定想讓系統(tǒng)將地址空間保留在什么地方。在大多數(shù)情況下，你為該參數(shù)傳遞M U L L。它告訴Vi r t u a l A l l o c，保存著一個(gè)空閑地址區(qū)域的記錄的系統(tǒng)應(yīng)該將區(qū)域保留在它認(rèn)為合適的任何地方。系統(tǒng)可以從進(jìn)程的地址空間的任何位置來保留一個(gè)區(qū)域，因?yàn)椴荒鼙ＷC系統(tǒng)可以從地址空間的底部向上或者從上面向底部來分配各個(gè)區(qū)域。可以使用M E M _ TO P _ D O W N標(biāo)志來說明該分配方式。如果Vi r t u a l A l l o c函數(shù)能夠滿足你的要求，那么它就返回一個(gè)值，指明保留區(qū)域的基地址。如果傳遞一個(gè)特定的地址作為Vi r t u a l A l l o c的p v A d d r e s s 參數(shù)，那么該返回值與傳遞給Vi r t u a l A l l o c的值相同，并被圓整為（如果需要的話） 6 4 K B邊界值。
Vi r t u a l A l l o c函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)是d w S i z e，用于設(shè)定想保留的區(qū)域的大小（以字節(jié)為計(jì)量單位）。由于系統(tǒng)保留的區(qū)域始終必須是C P U頁面大小的倍數(shù)，因此，如果試圖保留一個(gè)跨越6 2 K B的區(qū)域，結(jié)果就會(huì)在使用4 KB、8 KB或16 KB頁面的計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生一個(gè)跨越6 4 K B的區(qū)域。
Vi r t u a l A l l o c函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)是f d w A l l o c a t i o n Ty p e，它能夠告訴系統(tǒng)你想保留一個(gè)區(qū)域還是提交物理存儲(chǔ)器（這樣的區(qū)分是必要的，因?yàn)閂i r t u a l A l l o c函數(shù)也可以用來提交物理存儲(chǔ)器）。若要保留一個(gè)地址空間區(qū)域，必須傳遞M E M _ R E S E RV E標(biāo)識(shí)符作為F d w A l l o c a t i o n Ty p e參數(shù)的值。
最后一個(gè)參數(shù)是f d w P r o t e c t，用于指明應(yīng)該賦予該地址空間區(qū)域的保護(hù)屬性。與該區(qū)域相關(guān)聯(lián)的保護(hù)屬性對(duì)映射到該區(qū)域的已提交內(nèi)存沒有影響。無論賦予區(qū)域的保護(hù)屬性是什么，如果沒有提交任何物理存儲(chǔ)器，那么訪問該范圍中的內(nèi)存地址的任何企圖都將導(dǎo)致該線程引發(fā)一個(gè)訪問違規(guī)。
在保留區(qū)域中的提交存儲(chǔ)器
當(dāng)保留一個(gè)區(qū)域后，必須將物理存儲(chǔ)器提交給該區(qū)域，然后才能訪問該區(qū)域中包含的內(nèi)存地址。系統(tǒng)從它的頁文件中將已提交的物理存儲(chǔ)器分配給一個(gè)區(qū)域。物理存儲(chǔ)器總是按頁面邊界和頁面大小的塊來提交的。
若要提交物理存儲(chǔ)器，必須再次調(diào)用Vi r t u a l A l l o c函數(shù)。不過這次為f d w A l l o c a t i o n Ty p e參數(shù)傳遞的是M E M _ C O M M I T標(biāo)志，而不是M E M _ R E S E RV E標(biāo)志。傳遞的頁面保護(hù)屬性通常與調(diào)用Vi r t u a l A l l o c來保留區(qū)域時(shí)使用的保護(hù)屬性相同（大多數(shù)情況下是PA G E _ R E A D W R I T E），不過也可以設(shè)定一個(gè)不同的保護(hù)屬性。
在已保留的區(qū)域中，你必須告訴Vi r t u a l A l l o c函數(shù)，你想將物理存儲(chǔ)器提交到何處，以及要提交多少物理存儲(chǔ)器。為了做到這一點(diǎn)，可以在p v A d d r e s s參數(shù)中設(shè)定你需要的內(nèi)存地址，并在d w S i z e參數(shù)中設(shè)定物理存儲(chǔ)器的數(shù)量（以字節(jié)為計(jì)量單位）。注意，不必立即將物理存儲(chǔ)器提交給整個(gè)區(qū)域。
同時(shí)進(jìn)行區(qū)域的保留和內(nèi)存的提交
有時(shí)你可能想要在保留區(qū)域的同時(shí)，將物理存儲(chǔ)器提交給它。只需要一次調(diào)用Vi r t u a l A l l o c函數(shù)就能進(jìn)行這樣的操作，如下所示：
PVOID pvMem = VirtualAlloc(NULL, 99 * 1024 , MEM_RESERVE | MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
這個(gè)函數(shù)調(diào)用請(qǐng)求保留一個(gè)99 KB的區(qū)域，并且將99 KB的物理存儲(chǔ)器提交給它。當(dāng)系統(tǒng)處理這個(gè)函數(shù)調(diào)用時(shí)，它首先要搜索你的進(jìn)程的地址空間，找出未保留的地址空間中一個(gè)地址連續(xù)的區(qū)域，它必須足夠大，能夠存放100 KB（在4 KB頁面的計(jì)算機(jī)上）或104 KB（在8 KB頁面的計(jì)算機(jī)上）。
系統(tǒng)之所以要搜索地址空間，原因是已將p v A d d r e s s參數(shù)設(shè)定為N U L L。如果為p v A d d r e s s設(shè)定了內(nèi)存地址，系統(tǒng)就要查看在該內(nèi)存地址上是否存在足夠大的未保留地址空間。如果系統(tǒng)找不到足夠大的未保留地址空間，Vi r t u a l A l l o c將返回N U L L，
如果能夠保留一個(gè)合適的區(qū)域，系統(tǒng)就將物理存儲(chǔ)器提交給整個(gè)區(qū)域。無論是該區(qū)域還是提交的內(nèi)存，都將被賦予PA G E _ R E A D W R I T E保護(hù)屬性。
最后需要說明的是，Vi r t u a l A l l o c將返回保留區(qū)域和提交區(qū)域的虛擬地址，然后該虛擬地址被保存在p v M e m變量中。如果系統(tǒng)無法找到足夠大的地址空間，或者不能提交該物理存儲(chǔ)器，Vi r t u a l A l l o c將返回N U L L。
回收虛擬內(nèi)存和釋放地址空間區(qū)域
若要回收映射到一個(gè)區(qū)域的物理存儲(chǔ)器，或者釋放這個(gè)地址空間區(qū)域，可調(diào)用Vi r t u a l F r e e函數(shù)：
BOOL VirtualFree(
LPVOID pvAddress,
SIZE_T dwSize,
DWORD fdwFreeType);
改變保護(hù)屬性
雖然實(shí)踐中很少這樣做，但是可以改變已經(jīng)提交的物理存儲(chǔ)器的一個(gè)或多個(gè)頁面的保護(hù)屬性。
若要改變內(nèi)存頁面的保護(hù)屬性，可以調(diào)用Vi r t u a l P r o t e c t函數(shù)：
BOOL VirtualProtect(
PVOID pvAddress,
SIZE_T dwSize,
DWORD flNewProtect,
PDWORD pflOldProtect);
當(dāng)然，保護(hù)屬性是與內(nèi)存的整個(gè)頁面相關(guān)聯(lián)的，而不是賦予內(nèi)存的各個(gè)字節(jié)的。因此，如果要使用下面的代碼來調(diào)用4 KB 頁面的計(jì)算機(jī)上的Vi r t u a l P r o t e c t函數(shù)，其結(jié)果是把PA G E _ N O A C C E S S保護(hù)屬性賦予內(nèi)存的兩個(gè)頁面：
VirtualProtect(pvRgnBase + (3 * 1024), 2 * 1024,
PAGE_NOACCESS, &flOldProtect);
清除物理存儲(chǔ)器的內(nèi)容
為了說明內(nèi)存的內(nèi)容已經(jīng)被清除，我們必須對(duì)系統(tǒng)的R A M提出大量的使用需求。若要進(jìn)行這項(xiàng)操作，可以分3步來進(jìn)行：
1) 調(diào)用G l o b a l M e m o r y S t a t u s函數(shù)，獲取計(jì)算機(jī)中R A M的總?cè)萘俊?/font>
2) 調(diào)用Vi r t u a l A l l o c函數(shù)，提交該數(shù)量的內(nèi)存。這項(xiàng)操作的運(yùn)行速度非常快，因?yàn)樵谶M(jìn)程試圖訪問頁面之前，系統(tǒng)實(shí)際上并不為該內(nèi)存分配R A M。
3) 調(diào)用Z e r o M e m o r y函數(shù)，使新提交的頁面可以被訪問。這將給系統(tǒng)的R A M帶來沉重的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致當(dāng)前正在R A M中的某些頁面被寫入頁文件。
如果用戶指明該數(shù)據(jù)將在以后被訪問，那么該數(shù)據(jù)將不被清除，并且在以后訪問該數(shù)據(jù)時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入R A M。但是，如果用戶指明以后將不再訪問該數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)將被清除，并且系統(tǒng)不把數(shù)據(jù)寫入頁文件，這樣就可以提高應(yīng)用程序的運(yùn)行性能。