Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows Страница 37

flOptions — этот параметр может объединять следующие два флага:

• HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS: в случае ошибки при распределении памяти вместо возврата значения NULL генерируется исключение, которое должно быть обработано средствами SEH (см. главу 4). Если установлен этот флаг, то такие исключения при сбоях будет возбуждаться не самой функцией HeapCreate, а такими функциями, как HeapAlloc, к рассмотрению которых мы вскоре перейдем.

• HEAP_NO SERIALIZE: при определенных обстоятельствах, о которых сказано ниже, установка этого флага может привести к незначительному повышению производительности.

Существуют другие важные моменты, связанные с параметром dwMaximumSize.

• Если параметр dwMaximumSize имеет ненулевое значение, то виртуальное адресное пространство резервируется в соответствии с этим значением, даже если первоначально не все оно передается в распоряжение кучи. Это значение определяет максимальный размер кучи, о котором в этом случае говорят как о нерастущем (nongrowable). Данный параметр ограничивает размер кучи, чтобы, например, обеспечить отсутствие дискриминации между потоками, о чем говорилось выше.

• Если же значение dwMaximumSize равно 0, то куча может расти (grow), превышая предел, установленный начальным размером, и в этом случае максимальный размер кучи ограничивается лишь объемом доступного виртуального адресного пространства, не распределенного в данный момент для других куч и файла подкачки.

Заметьте, что кучи не имеют атрибутов защиты, поскольку доступ к ним извне процесса невозможен. В то же время, для объектов отображения файлов, описанных далее в этой главе, защита предусмотрена (глава 15), так как они могут совместно использоваться несколькими процессами.

Для уничтожения объекта кучи используется функция HeapDestroy. Она также может служить примером исключения из общих правил, в данном случае — правила, согласно которому для удаления ненужных дескрипторов любого типа используется функция CloseHandle. 

BOOL HeapDestroy(HANDLE hHeap) 

Параметр hHeap должен указывать на кучу, созданную посредством вызова функции HeapCreate. Будьте внимательны и следите за тем, чтобы случайно не уничтожить кучу процесса, заданную по умолчанию (дескриптор которой получают с помощью функции GetProcessHeap). В результате уничтожения кучи освобождается область виртуального адресного пространства и физическая область сохранения файла подкачки. Разумеется, правильно спроектированная программа должна уничтожать кучи, необходимости в которых больше нет.

Помимо всего прочего, уничтожение кучи позволяет быстро освободить память, занимаемую структурами данных, избавляя вас от необходимости отдельного уничтожения каждой из структур, однако экземпляры объектов C++ уничтожены не будут, поскольку их деструкторы при этом не вызываются. Применение операции уничтожения кучи имеет следующие положительные стороны:

1. Отпадает необходимость в написании программного кода, обеспечивающего обход структур данных.

2. Отпадает необходимость в освобождении памяти, занимаемой каждым из элементов, по отдельности.

3. Система не затрачивает время на обслуживание кучи, поскольку отмена распределения памяти для всех элементов структуры данных осуществляется посредством единственного вызова функции. 

Функции библиотеки С используют только одну кучу. В силу этого иметь дело с чем-либо, напоминающим дескрипторы куч Windows, в данном случае не приходится.

В UNIX адресное пространство процесса может быть увеличено с помощью функции sbrk, однако эта функция не является диспетчером памяти общего назначения.

При неудачных попытках распределения памяти в UNIX сигналы не генерируются, поэтому в программах должна быть предусмотрена явная проверка значений возвращаемых указателей.

Управление памятью кучи

Для получения блока памяти из кучи следует указать дескриптор области памяти кучи, размер блока и некоторые флаги. 

LPVOID НеарАllос(HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, SIZE_T dwBytes)

Возвращаемое значение: в случае успешного выполнения — указатель на распределенный блок памяти, иначе — NULL (если только не была указана генерация исключения). 

hHeap — дескриптор кучи, из которой должен быть распределен блок памяти. Этот дескриптор должен быть предоставлен либо функцией GetProcessHeap, либо функцией HeapCreate.

dwFlags — может объединять следующие флаги:

• HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS и HEAP_NO_SERIALIZE: эти флаги имеют тот же смысл, что и в случае функции HeapCreate. Первый флаг игнорируется, если он был установлен функцией кучи HeapCreate, но активизирует исключения для каждого отдельного вызова функции НеарАllос, даже если функцией HeapCreate флаг HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS и не был задан. При распределении памяти из кучи процесса второй флаг использовать не следует.

• HEAP_ZERO_MEMORY: этот флаг указывает, что распределенная память будет инициализирована значениями 0; если этот флаг не установлен, содержимое памяти является неопределенным.

dwBytes — размер блока памяти, который должен быть распределен. Для нерастущих куч значение этого параметра не должно превышать 0x7FFF8 (приблизительно 0,5 Мбайт). 

Примечание

Как только функция HeapAlloc вернула указатель, вы можете использовать его самым обычным способом; ссылаться после этого на его кучу нет никакой необходимости. Заметьте, что тип данных LPVOID может представлять либо 32-битовый, либо 64-битовый указатель.

Для освобождения блока памяти, распределенного из кучи достаточно вызвать следующую функцию: 

BOOL HeapFree(HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, LPVOID lpMem) 

dwFlags — значениями этого параметра должны быть 0 или HEAP_NO_SERIALIZE. Значением параметра lpMem должно быть значение, возвращенное функциями HeapAlloc или HeapReAlloc (описана ниже), а дескриптор hHeap должен быть дескриптором кучи, которой принадлежит освобождаемый блок памяти, указываемый lpMem.

Для повторного распределения блоков памяти с целью изменения их размера используется следующая функция: 

LPVOID HeapReAlloc(HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, LPVOID lpMem, SIZE_T dwBytes)

Возвращаемое значение: в случае успешного выполнения — указатель на перераспределенный блок памяти; в противном случае функция возвращает NULL или вызывает исключение. 

• HEAP_GENERATE_EXCEPTIONS и HEAP_NO_SERIALIZE: это те же флаги, которые были описаны при рассмотрении функции HeapAlloc.

• HEAP_ZERO_MEMORY: нулями инициализируется лишь вновь распределенная память (когда значение параметра dwBytes превышает первоначальный размер блока). Содержимое исходного блока не изменяется.

• HEAP_REALLOC_IN_PLACE_ONLY: установка этого флага запрещает перемещение блока при перераспределении памяти. Если вы увеличиваете размер блока, адреса добавляемой памяти будут располагаться непосредственно вслед за адресами памяти, занимаемой существующим блоком.

lpMem — указывает на блок памяти, перераспределяемый из кучи hHeap. 

dwBytes — размер нового блока памяти, который может быть как меньше, так и больше размера существующего блока.

Обычно возвращенный указатель имеет то же значение, что и указатель lpMem. В то же время, если блок перемещается (чтобы такое перемещение было разрешено, следует при вызове функции опустить флаг HEAP_REALLOC_IN_PLACE_ONLY), то возвращенное значение будет другим. Следите за своевременным изменением любых ссылок на блок. Независимо от того, перемещается блок или не перемещается, содержащиеся в нем данные остаются неизменными; в то же время, при уменьшении блока часть данных может теряться.

Размер распределенного блока памяти можно определить, вызвав функцию HeapSize (эту функцию следовало бы назвать BlockSize, поскольку о размере кучи она ничего не сообщает), используя в качестве параметров дескриптор кучи и указатель на блок. 

DWORD HeapSize(HANDLE hHeap, DWORD dwFlags, LPCVOID lpMem)

Возвращаемое значение: в случае успешного выполнения — размер блока; иначе — ноль.

При вызове функций HeapCreate, HeapAlloc и HeapReAlloc можно указывать флаг HEAP_NO_SERIALIZE. Использование этого флага иногда обеспечивает незначительный выигрыш в производительности, поскольку во время обращения функции к куче взаимоисключающая блокировка к потокам в этом случае применяться не будет. Результаты простых тестов, в которых не делалось ничего, кроме распределения блоков памяти, показали повышение производительности примерно на 16 процентов. Этот флаг без какого бы то ни было риска можно использовать в следующих ситуациях:

• Программа не использует потоки (глава 7), или, точнее, процесс (глава 6) имеет только один поток. В данной главе этот флаг используется во всех примерах.

• Каждый поток имеет собственную кучу или набор куч, и никакой другой поток не имеет доступа к этой куче.