3 创建堆 在进程中,如果需要可以在原有默认堆的基础上动态创建一个堆,可由HeapCreate()函数完成:
HANDLE HeapCreate( DWORD flOptions, DWORD dwInitialSize, DWORD dwMaximumSize ); |
其第一个参数flOptions指定了对新建堆的操作属性。该标志将会影响一些堆函数如HeapAlloc()、HeapFree()、HeapReAlloc()和HeapSize()等对新建堆的访问。其可能的取值为下列标志及其组合:
| 属性标志 |
说明 |
| HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS |
在遇到由于内存越界等而引起的函数失败时,由系统抛出一个异常来指出此失败,而不是简单的返回NULL指针。 |
| HEAP_NO_SERIALIZE |
指明互斥现象不会出现 |
参数dwInitialSize和dwMaximumSize分别为堆的初始大小和堆栈的最大尺寸。其中,dwInitialSize的值决定了最初提交给堆的字节数。如果设置的数值不是页面大小的整数倍,则将被圆整到邻近的页边界处。而dwMaximumSize则实际上是系统能为堆保留的地址空间区域的最大字节数。如果该值为0,那么将创建一个可扩展的堆,堆的大小仅受可用内存的限制。如果应用程序需要分配大的内存块,通常要将该参数设置为0。如果dwMaximumSize大于0,则该值限定了堆所能创建的最大值,HeapCreate()同样也要将该值圆整到邻近的页边界,然后再在进程的虚拟地址空间为堆保留该大小的一块区域。在这种堆中分配的内存块大小不能超过0x7FFF8字节,任何试图分配更大内存块的行为将会失败,即使是设置的堆大小足以容纳该内存块。如果HeapCreate()成功执行,将会返回一个标识新堆的句柄,并可供其他堆函数使用。
需要特别说明的是,在设置第一个参数时,对HEAP_NO_SERIALIZE的标志的使用要谨慎,一般应避免使用该标志。这是同后续将要进行的堆函数HeapAlloc()的执行过程有关系的,在HeapAlloc()试图从堆中分配一个内存块时,将执行下述几步操作:
1) 遍历分配的和释放的内存块的链接表
2) 搜寻一个空闲内存块的地址
3) 通过将空闲内存块标记为"已分配"来分配新内存块
4) 将新分配的内存块添加到内存块列表
如果这时有两个线程1、2试图同时从一个堆中分配内存块,那么线程1在执行了上面的1和2步后将得到空间内存块的地址。但是由于CPU对线程运行时间的分片,使得线程1在执行第3步操作前有可能被线程2抢走执行权并有机会去执行同样的1、2步操作,而且由于先执行的线程1并没有执行到第3步,因此线程2会搜寻到同一个空闲内存块的地址,并将其标记为已分配。而线程1在恢复运行后并不能知晓该内存块已被线程2标记过,因此会出现两个线程军认为其分配的是空闲的内存块,并更新各自的联接表。显然,象这种两个线程拥有完全相同内存块地址的错误是非常严重而又是难以发现的。
由于只有在多个线程同时进行操作时才有可能出现上述问题,一种简单的解决的办法就是不使用HEAP_NO_SERIALIZE标志而只允许单个线程独占地对堆及其联接表拥有访问权。如果一定要使用此标志,为了安全起见,必须确保进程为单线程的或是在进程中使用了多线程,但只有单个线程对堆进行访问。再就是使用了多线程,也有多个线程对堆进行了访问,但这些线程通过使用某种线程同步手段。如果可以确保以上几条中的一条成立,也是可以安全使用HEAP_NO_SERIALIZE标志的,而且还将拥有快的访问速度。如果不能肯定上述条件是否满足,建议不使用此标志而以顺序的方式访问堆,虽然线程速度会因此而下降但却可以确保堆及其中数据的不被破坏。
4 从堆中分配内存块
在成功创建一个堆后,可以调用HeapAlloc()函数从堆中分配内存块。在此,除了可以从用HeapCreate()创建的动态堆中分配内存块,也可以直接从进程的默认堆中分配内存块。下面先给出HeapCreate()的函数原型:
LPVOID HeapAlloc( HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, DWORD dwBytes ); |
其中,参数hHeap为要分配的内存块来自的堆的句柄,可以是从HeapCreate()创建的动态堆句柄也可以是由GetProcessHeap()得到的默认堆句柄。参数dwFlags指定了影响堆分配的各个标志。该标志将覆盖在调用HeapCreate()时所指定的相应标志,可能的取值为:
| 标志 |
说明 |
| HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS |
该标志指定在进行诸如内存越界操作等情况时将抛出一个异常而不是简单的返回NULL指针 |
| HEAP_NO_SERIALIZE |
强制对HeapAlloc()的调用将与访问同一个堆的其他线程不按照顺序进行 |
| HEAP_ZERO_MEMORY |
如果使用了该标志,新分配内存的内容将被初始化为0 |
最后一个参数dwBytes设定了要从堆中分配的内存块的大小。如果HeapAlloc()执行成功,将会返回从堆中分配的内存块的地址。如果由于内存不足或是其他一些原因而引起HeapAlloc()函数的执行失败,将会引发异常。通过异常标志可以得到引起内存分配失败的原因:如果为STATUS_NO_MEMORY则表明是由于内存不足引起的;如果是STATUS_ACCESS_VIOLATION则表示是由于堆被破坏或函数参数不正确而引起分配内存块的尝试失败。以上异常只有在指定了HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS标志时才会发生,如果没有指定此标志,在出现类似错误时HeapAlloc()函数只是简单的返回NULL指针。
在设置dwFlags参数时,如果先前用HeapCreate()创建堆时曾指定过HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS标志,就不必再去设置HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS标志了,因为HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS标志已经通知堆在不能分配内存块时将会引发异常。另外,对HEAP_NO_SERIALIZE标志的设置应慎重,与在HeapCreate()函数中使用HEAP_NO_SERIALIZE标志类似,如果在同一时间有其他线程使用同一个堆,那么该堆将会被破坏。如果是在进程默认堆中进行内存块的分配则要绝对禁用此标志。
在使用堆函数HeapAlloc()时要注意:堆在内存管理中的使用主要是用来分配一些较小的数据块,如果要分配的内存块在1MB左右,那么就不要再使用堆来管理内存了,而应选择虚拟内存的内存管理机制。