windows堆管理是建立在虚拟内存管理的基础之上的,每个进程都有独立的4GB的虚拟地址空间,其中有2GB的属于用户区,保存的是用户程序的数据和代码,而系统在装载程序时会将这部分内存划分为4个段从低地址到高地址依次为静态存储区,代码段,堆段和栈段,其中堆的生长方向是从低地址到高地址,而栈的生长方向是从高地址到低地址。

程序申请堆内存时,系统会在虚拟内存的基础上分配一段内存,然后记录下来这块的大小和首地址,并且在对应内存块的首尾位置各有相应的数据结构,所以在堆内存上如果发生缓冲区溢出的话,会造成程序崩溃,这部分没有硬件支持,所有管理算法都有开发者自己设计实现。

堆内存管理的函数主要有HeapCreate、HeapAlloc、HeapFree、HeapRealloc、HeapDestroy、HeapWalk、HeapLock、HeapUnLock。下面主要通过一些具体的操作来说明这些函数的用法。

堆内存的分配与释放

堆内存的分配主要用到函数HeapAlloc,下面是这个函数的原型:

LPVOID HeapAlloc(
HANDLE hHeap, //堆句柄,表示在哪个堆上分配内存
DWORD dwFlags, //分配的内存的相关标志
DWORD dwBytes //大小
);

堆句柄可以使用进程默认堆也可以使用用户自定义的堆,自定义堆使用函数HeapCreate,函数返回堆的句柄,使用GetProcessHeap可以获取系统默认堆,返回的也是一个堆句柄。分配内存的相关标志有这样几个值:

HEAP_NO_SERIALIZE:这个表示对堆内存不进行线程并发控制,由于系统默认会进行堆的并发控制,防止多个线程同时分配到了同一个堆内存,如果程序是单线程程序则可以添加这个选项,适当提高程序运行效率。

HEAP_ZERO_MEMORY:这个标志表示在分配内存的时候同时将这块内存清零。

HeapCreate函数的原型如下:

HANDLE HeapCreate(
DWORD flOptions, //堆的相关属性
DWORD dwInitialSize, //堆初始大小
DWORD dwMaximumSize //堆所占内存的最大值
);

flOptions的取值如下:

HEAP_NO_SERIALIZE:取消并发控制

HEAP_SHARED_READONLY:其他进程可以以只读属性访问这个堆

dwInitialSize, dwMaximumSize这两个值如果都是0,那么堆内存的初始大小由系统分配,并且堆没有上限,会根据具体的需求而增长。下面是使用的例子:

    //在系统默认堆中分配内存
srand((unsigned int)time(NULL));
HANDLE hHeap = GetProcessHeap();
int nCount = 1000;
float *pfArray = (float *)HeapAlloc(hHeap, HEAP_ZERO_MEMORY | HEAP_NO_SERIALIZE, nCount * sizeof(float));
for (int i = 0; i < nCount; i++)
{
pfArray[i] = 1.0f * rand();
} HeapFree(hHeap, HEAP_NO_SERIALIZE, pfArray); //在自定义堆中分配内存
hHeap = HeapCreate(HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS, 0, 0);
pfArray = (float *)HeapAlloc(hHeap, HEAP_ZERO_MEMORY | HEAP_NO_SERIALIZE, nCount * sizeof(float));
for (int i = 0; i < nCount; i++)
{
pfArray[i] = 1.0f * rand();
} HeapFree(hHeap, HEAP_NO_SERIALIZE, pfArray);
HeapDestroy(hHeap);

遍历进程中所有堆的信息:

便利堆的信息主要用到函数HeapWalk,该函数的原型如下:

BOOL WINAPI HeapWalk(
__in HANDLE hHeap,//堆的句柄
__in_out LPPROCESS_HEAP_ENTRY lpEntry//返回堆内存的相关信息
);

下面是PROCESS_HEAP_ENTRY的原型:

typedef struct _PROCESS_HEAP_ENTRY {
PVOID lpData;
DWORD cbData;
BYTE cbOverhead;
BYTE iRegionIndex;
WORD wFlags;
union {
struct {
HANDLE hMem;
DWORD dwReserved[3];
} Block;
struct {
DWORD dwCommittedSize;
DWORD dwUnCommittedSize;
LPVOID lpFirstBlock;
LPVOID lpLastBlock;
} Region;
};
} PROCESS_HEAP_ENTRY, *LPPROCESS_HEAP_ENTRY;

这个结构中的公用体具体使用哪个与wFlags相关,下面是这些值得具体含义:

wFlags 堆入口含义 lpData cbData cbOverhead块前堆数据结构大小 iRegionIndex Block Region
PROCESS_HEAP_ENTRY_BUSY 被分配的内存块 首地址 内存块大小 内存块前堆数据结构 所在区域索引 无意义 无意义
PROCESS_HEAP_ENTRY_DDESHARE DDE共享内存块 首地址 内存块大小 内存块前堆数据结构 所在区域索引 无意义 无意义
PROCESS_HEAP_ENTRY_MOVEABLE 可移动的内存块(兼容GlobalAllocLocalAlloc) 首地址(可移动内存句柄的首地址) 内存块大小 内存块前堆数据结构 所在区域索引 与PROCESS_HEAP_ENTRY_BUSY标志一同指定可移动内存句柄值 无意义
PROCESS_HEAP_REGION 已提交的堆虚拟内存区域 区域开始地址 区域大小 区域前堆数据结构 区域索引 无意义 虚拟内存区域详细信息
PROCESS_HEAP_UNCOMMITTED_RANGE 未提交的堆虚拟内存区域 区域开始地址 区域大小 区域前堆数据结构 区域索引 无意义 无意义

下面是时遍历堆内存的例子:

    PHANDLE pHeaps = NULL;
//当传入的参数为0和NULL时,函数返回进程中堆的个数
int nCount = GetProcessHeaps(0, NULL);
pHeaps = new HANDLE[nCount];
//获取进程所有堆句柄
GetProcessHeaps(nCount, pHeaps);
PROCESS_HEAP_ENTRY phe = {0};
for (int i = 0; i < nCount; i++)
{
cout << "Heap handle: 0x" << pHeaps[i] << '\n';
//在读取堆中的相关信息时需要将堆内存锁定,防止程序向堆中写入数据
HeapLock(pHeaps[i]);
HeapWalk(pHeaps[i], &phe);
//输出堆信息
cout << "\tSize: " << phe.cbData << " - Overhead: "
<< static_cast<DWORD>(phe.cbOverhead) << '\n';
cout << "\tBlock is a";
if(phe.wFlags & PROCESS_HEAP_REGION)
{
cout << " VMem region:\n";
cout << "\tCommitted size: " << phe.Region.dwCommittedSize << '\n';
cout << "\tUncomitted size: " << phe.Region.dwUnCommittedSize << '\n';
cout << "\tFirst block: 0x" << phe.Region.lpFirstBlock << '\n';
cout << "\tLast block: 0x" << phe.Region.lpLastBlock << '\n';
}
else
{
if(phe.wFlags & PROCESS_HEAP_UNCOMMITTED_RANGE)
{
cout << "n uncommitted range\n";
}
else if(phe.wFlags & PROCESS_HEAP_ENTRY_BUSY)
{
cout << "n Allocated range: Region index - "
<< static_cast<unsigned>(phe.iRegionIndex) << '\n';
if(phe.wFlags & PROCESS_HEAP_ENTRY_MOVEABLE)
{
cout << "\tMovable: Handle is 0x" << phe.Block.hMem << '\n';
}
else if(phe.wFlags & PROCESS_HEAP_ENTRY_DDESHARE)
{
cout << "\tDDE Sharable\n";
}
}
else cout << " block, no other flags specified\n";
}
cout << std::endl;
HeapUnlock(pHeaps[i]);
ZeroMemory(&phe, sizeof(PROCESS_HEAP_ENTRY));
}
delete[] pHeaps;

另外堆还有其他操作,比如使用HeapSize获取分配的内存大小,使用HeapValidate可以校验一个对内存的完整性,从而提早发现”野指针”等等。

windows 堆管理的更多相关文章

  1. Windows编程中的堆管理(过于底层,一般不用关心)

    摘要: 本文主要对Windows内存管理中的堆管理技术进行讨论,并简要介绍了堆的创建.内存块的分配与再分配.堆的撤销以及new和delete操作符的使用等内容. 关键词: 堆:堆管理 1 引言 在大多 ...

  2. windows虚拟内存管理

    内存管理是操作系统非常重要的部分,处理器每一次的升级都会给内存管理方式带来巨大的变化,向早期的8086cpu的分段式管理,到后来的80x86 系列的32位cpu推出的保护模式和段页式管理.在应用程序中 ...

  3. 全面介绍Windows内存管理机制及C++内存分配实例(四):内存映射文件

    本文背景: 在编程中,很多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 ...

  4. C++内存管理4-Windows编程中的堆管理(转)

    1 引言 在大多数Windows应用程序设计中,都几乎不可避免的要对内存进行操作和管理.在进行大尺寸内存的动态分配时尤其显的重要.本文即主要对内存管理中的堆管理技术进行论述. 堆(Heap)实际是位于 ...

  5. 实用算法系列之RT-Thread链表堆管理器

    [导读] 前文描述了栈的基本概念,本文来聊聊堆是怎么会事儿.RT-Thread 在社区广受欢迎,阅读了其内核代码,实现了堆的管理,代码设计很清晰,可读性很好.故一方面了解RT-Thread内核实现,一 ...

  6. Windwos堆管理体系以及溢出利用

    <0day安全>学习笔记,主要讨论WIndows2000~WIndowsSP1平台的堆管理策略. 0X01 堆与栈的区别 栈空间是在程序设计时已经规定好怎么使用,使用多少内存空间.典型的栈 ...

  7. 调试使用windows堆程序遇到的问题

    今天测试我的api hook demo,中间有个单向链表,我对他进行遍历的时候,通过判断链表当前元素是否为NULL(即0)来进行循环控制,在cmd下正常运行,输出的是:,struct addr is ...

  8. 无法从命令行或调试器启动服务,必须首先安装Windows服务(使用installutil.exe),然后用ServerExplorer、Windows服务器管理工具或NET START命令启动它

    无法从命令行或调试器启动服务,必须首先安装Windows服务(使用installutil.exe),然后用ServerExplorer.Windows服务器管理工具或NET START命令启动它 1. ...

  9. Windows上管理远程Linux VPS/服务器文件工具 - winscp

    Linux上经常会经常需要编辑文件,特别是Linux VPS/服务器安装好系统之后配置环境会需要修改很多的配置文件等,对于常用Linux的基本上都能够熟练使用vi或者nano等SSH下面的文件编辑工具 ...

随机推荐

  1. SpringMVC上传图片并压缩及剪切demo

    /** * */ package com.up.controller; import java.awt.Image; import java.awt.image.BufferedImage; impo ...

  2. poj 2570 Fiber Network(floyd)

    #include<stdio.h> #include<string.h> #include<algorithm> using namespace std; int ...

  3. oracle自己主动维护

    检查ORACLE自己主动维护任务是否关闭  SQL> select t.client_name, t.status from dba_autotask_client t;  CLIENT_NAM ...

  4. SSH2——filter过滤器

    概述: 过滤器是Servlet2.3以上新添加的一个功能,其技术也是很强大的.通过Filter技术能够对WEBserver的文件进行拦截,从而实现一些特殊的功能. 在JSP开发应用中也是必备的技能之中 ...

  5. 关于React组件之间如何优雅地传值的探讨

    闲话不多说,开篇撸代码,你可以会看到类似如下的结构: import React, { Component } from 'react'; // 父组件 class Parent extends Com ...

  6. java.lang.NoSuchMethodError: com.itextpdf.text.pdf.PdfDiv.setKeepTogether(Z)V

    用com.itextpdf.text.Document打印pdf报错 时间:2017-06-22 12:23:39,594 - 级别:[ERROR] - 消息: [other] Servlet.ser ...

  7. HTML篇(下·)

    13.Label的作用是什么?是怎么用的? label标签来定义表单控制间的关系,当用户选择该标签时,浏览器会自动将焦点转到和标签相关的表单事件上. <label for="Name& ...

  8. 工厂方法模式(Method Factory),理解多态应用的好例子.

    工厂方法模式又称为多态性工厂,个人认为多态性工厂更能准确的表达这个模式的用处.与简单工厂(静态工厂)相比较,这里的多态性是指抽象出一个工厂基类,将因为一个产品有N种不同的是现这种变化封装起来,将具体的 ...

  9. CSS3 使用选择器在页面插入内容

    使用选择器来插入文字 h2:before{ content:'COLUMN'; color:white: background-color:orange: padding:1px 5px; } 注意点 ...

  10. 3、树莓派的配置:改静态IP、连接ssh、安装中文字体、安装谷歌输入法、增加USB电流、修改触摸屏分辨率、扩展sd卡空间、修复vi和vim乱码问题、安装配置远程桌面vnc

    本博文仅作本人操作过程的记录,留作备忘.自强不息 QQ1222698 1.连接上HDMI线,插上触摸屏,插上键盘,鼠标,网线,启动.系统正常启动,但是一直闪烁,不停的黑屏,是由于触摸屏的usb口供电不 ...