VirtualAlloc 和 HeapAlloc 有什么区别？

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/872072

题

Windows环境下分配内存的方法有很多，例如 VirtualAlloc, HeapAlloc, malloc, new.

那么，它们之间有什么区别呢？

有帮助吗？

解决方案

每个API是用于不同的用途。每个人还要求你使用正确释放/释放功能，当你与内存中完成。

虚拟

一个低级别的Windows API，它提供了很多的选择，但对人相当具体情况主要是有用的。更大的块：只能在（未4KB编辑）分配内存。在有些情况下你需要它的情况，但是当你在这些情形之一是，你就知道了。其中最常见的是，如果你有直接与另一个进程共享内存。不要使用它的通用内存分配。使用VirtualFree解除分配。

HeapAlloc

任何分配的内存大小，你要求的不是在大块比VirtualAlloc。 HeapAlloc知道什么时候需要调用VirtualAlloc并自动为你这样做。像malloc，但只有Windows版本，并提供了一些更多的选择。适用于分配的内存块一般。一些Windows的API可能会要求您使用此分配，你传递给他们，或使用其同伴HeapFree以释放内存，他们回报给你的记忆。

的malloc

分配存储器的C-方式。喜欢这个，如果你在写C而不是C ++，你想你的代码如上工作Unix计算机过，或者有人专门说您需要使用它。没有初始化的内存。适用于分配的内存块一般，像HeapAlloc。一个简单的API。使用free解除分配。视觉C ++的malloc呼叫HeapAlloc。

新

分配存储器的C ++方法。喜欢这个，如果你用C ++编写。它把一个或多个对象到所分配的内存了。使用delete取消分配（或delete[]数组）。 Visual Studio的new电话HeapAlloc，然后也许初始化的对象，这取决于你如何称呼它。

在最近的C ++标准（C ++ 11及以上），如果你有手动使用delete，你这样做是错误的，应该使用的智能指针的像unique_ptr代替。从C ++ 14日起，同样，可以说new的（置换函数，如make_unique()）。

也有几个像SysAllocString其他类似的功能，你可能会告诉你，在特定情况下使用。

其他提示

VirtualAlloc 是操作系统虚拟内存（VM）系统的专门分配。VM系统中的分配必须以与体系结构相关的分配粒度进行。VM系统中的分配是最基本的内存分配形式之一。VM 分配可以采用多种形式，内存不一定是专用的或物理支持在 RAM 中（尽管可以）。VM 分配通常是 特殊目的 分配类型，要么因为分配必须

  • 非常大，
  • 需要分享，
  • 必须与特定值保持一致（性能原因）或
  • 调用者不需要立即使用所有这些内存......
  • ETC...

HeapAlloc 本质上是什么 malloc 和 new 两者最终都打电话。它被设计为非常快速且可在通用分配的许多不同类型的场景下使用。它是经典意义上的“堆”。堆实际上是由 VirtualAlloc, ，这就是习惯 最初 从操作系统保留分配空间。空间初始化后 VirtualAlloc, 、各种表、列表和其他数据结构被配置来维护和控制HEAP的操作。其中一些操作的形式是动态调整堆大小（增长和收缩）、使堆适应特定用途（某些大小的频繁分配）等。

new 和 malloc 都有些相同， malloc 本质上是一个精确的调用 HeapAlloc( heap-id-default ); new 但是，可以[另外]为 C++ 配置分配的内存 物体. 。对于给定的对象，C++ 将为每个调用者在堆上存储 vtable。这些虚函数表是执行重定向，并构成了 C++ 的 OO 特性的一部分，例如继承、函数重载等......

其他一些常见的分配方法，例如 _alloca() 和 _malloca() 是 堆 基于;FileMappings 确实分配了 VirtualAlloc 并设置特定的位标志，指定这些映射的类型 FILE.

大多数时候，您应该以与该内存的使用一致的方式分配内存;)。 new 在 C++ 中， malloc 对于C， VirtualAlloc 适用于大规模或 IPC 案例。

*** 注意，大内存分配由 HeapAlloc 实际上被运送到 VirtualAlloc 经过一定的大小（几百k或16MB或我忘记的东西，但相当大:)）。

***编辑我简短地评论了IPC和 VirtualAlloc, ，还有一些相关的非常巧妙的东西 VirtualAlloc 这个问题的回答者都没有讨论过。

VirtualAlloc前任 是一个进程可以用来在一个地址空间中分配内存的方法 不同的 过程。最典型的是，这被使用 结合 通过以下方式在另一个进程的上下文中获得远程执行 创建远程线程 （如同 CreateThread, ，线程只是在另一个进程中运行）。

如果您计划使用需要内存管理的语言（例如 C 或 C++），那么了解内存分配 API（在 Windows 中）之间的区别非常重要。恕我直言，说明它的最佳方法是用图表：

enter image description here

请注意，这是一个非常简化的 Windows 特定视图。

理解该图的方法是，图中的内存分配方法越高， 更高层次 它使用的实现。但让我们从底部开始。

内核模式内存管理器

它为操作系统提供所有内存预留和分配，并支持 内存映射文件, 共享内存, 写时复制 操作等它无法从用户模式代码直接访问，因此我将在这里跳过它。

虚拟分配 / 虚拟免费

这些是 最低级别 可从以下 API 获取 用户模式. 。这 VirtualAlloc 函数基本上调用 Zw分配虚拟内存 这反过来又快速地 系统调用 到 ring0 将进一步的处理委托给内核内存管理器。它也是从用户模式下所有可用内存中保留/分配新内存块的最快方法。

但它有两个主要条件：

  • 它仅分配在系统粒度边界上对齐的内存块。

  • 它仅分配大小为系统粒度倍数的内存块。

那么这是什么 系统粒度？您可以通过致电获取 获取系统信息. 。它返回为 dwAllocationGranularity 范围。它的值是特定于实现（也可能是硬件）的，但在许多 64 位 Windows 系统上它被设置为 0x10000 字节，或 64K.

所以这一切意味着，如果你尝试分配一个 8 字节内存块 VirtualAlloc:

void* pAddress = VirtualAlloc(NULL, 8, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);

如果成功的话， pAddress 将对齐在 0x10000 字节边界。即使您只请求 8 个字节，您将获得的实际内存块将是整个内存块 page （或者，类似的东西 4K 字节。准确的页面大小返回在 dwPageSize 参数。）但是，最重要的是，整个内存块跨越 0x10000 字节（或 64K 在大多数情况下）从 pAddress 将不会 可用于任何进一步的分配。因此从某种意义上说，通过分配 8 个字节，您也可以要求 65536 个字节。

所以这个故事的寓意是不要替代 VirtualAlloc 用于应用程序中的通用内存分配。它必须用于非常特殊的情况，就像使用 堆 以下。（通常用于保留/分配大内存块。）

使用 VirtualAlloc 错误地可能会导致严重的内存碎片。

堆创建 / 堆分配 / 堆自由 / 堆销毁

简而言之， 堆 函数基本上是一个包装器 VirtualAlloc 功能。这里的其他答案提供了一个很好的概念。我要补充一点，从一个非常简单的角度来看， 堆 作品是这样的：

  • HeapCreate 通过调用保留一大块虚拟内存 VirtualAlloc 内部（或 ZwAllocateVirtualMemory 再具体一点）。它还建立了一个内部数据结构，可以跟踪虚拟内存保留块内更小的大小分配。

  • 任何致电 HeapAlloc 和 HeapFree 实际上并不分配/释放任何新内存（当然，除非请求超出了已保留的内存） HeapCreate）但相反，他们 米出 （或者 commit）先前保留的大块，通过将其分割成用户请求的更小的内存块。

  • HeapDestroy 依次调用 VirtualFree 这实际上释放了虚拟内存。

所以这一切都使得 堆 函数是应用程序中通用内存分配的完美候选者。它非常适合任意大小的内存分配。但为了方便，需要付出很小的代价 堆 函数的缺点是它们引入了轻微的开销 VirtualAlloc 当保留更大的内存块时。

另一件好事是关于 堆 是你真的不需要创建一个。它通常是在您的流程开始时为您创建的。所以人们可以通过调用来访问它 获取进程堆 功能。

分配内存 / 自由的

是特定于语言的包装器 堆 功能。不像 HeapAlloc, HeapFree, ， ETC。这些函数不仅适用于 Windows 编译的代码，也适用于其他操作系统（例如 Linux 等）

如果您使用 C 语言编程，这是分配/释放内存的推荐方法。（除非您正在编写特定的内核模式设备驱动程序。）

新的 / 删除

来作为 高水平 （嗯，对于 C++) 内存管理运算符。它们专门针对 C++ 语言等 malloc 为了 C, ，也是包装 heap 功能。他们还有一大堆自己的代码来处理 C++- 构造函数的特定初始化、析构函数中的释放、引发异常等。

如果您进行编程，这些函数是分配/释放内存和对象的推荐方法 C++.

最后，我想对其他回复中有关使用的内容发表评论 VirtualAlloc 在进程之间共享内存。 VirtualAlloc 其本身不允许与其他进程共享其保留/分配的内存。为此，需要使用 CreateFileMapping 可以创建可与其他进程共享的命名虚拟内存块的 API。它还可以将磁盘上的文件映射到虚拟内存中以进行读/写访问。但这是另一个话题了。

概要：

  • VirtualAlloc、HeapAlloc 等是直接从操作系统分配各种类型内存的 Windows API。VirtualAlloc 管理 Windows 虚拟内存系统中的页面，而 HeapAlloc 从特定操作系统堆进行分配。坦率地说，您不太可能需要使用它们中的任何一个。

  • malloc 是一个标准 C（和 C++）库函数，用于为进程分配内存。malloc 的实现通常会在应用程序启动时使用操作系统 API 之一创建内存池，然后在发出 malloc 请求时从中进行分配

  • new 是一个标准 C++ 运算符，它分配内存，然后在该内存上适当地调用构造函数。它可以根据 malloc 或操作系统 API 来实现，在这种情况下，它通常也会在应用程序启动时创建内存池。

VirtualAlloc ===> UNIX下sbrk()

HeapAlloc ====> UNIX下malloc()

VirtualAlloc =>直中分配到虚拟内存，则预留/提交块。这非常适合大的分配，例如大的阵列。

HeapAlloc / new =>分配上的默认堆（或者您可以创建任何其他堆）的存储器。这种分配每个对象，是伟大的小物件。默认堆因此，序列化有保证线程分配（这可能会导致对高性能情景的一些问题，这就是为什么你可以创建自己的堆）。

malloc =>使用C运行时堆，类似于HeapAlloc但它是常见的兼容性的情况。

概括地说，该堆仅仅是一个，其由堆管理器（而不是原始虚拟存储器）支配虚拟内存块

在存储世界上最后一个模型是内存映射文件，这个场景是伟大的大块数据（如大文件）。这是在内部使用时打开一个EXE（它不会加载EXE在存储器中，只是创建一个存储器映射文件）。

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