Microsoft Windows 提供了以下三種機制來對記憶體進行操控:

• 虛擬記憶體 最適合用來管理大型物件陣列或大型結構陣列
• 記憶體對映檔案 最適合用來管理大型資料流（通常是檔案），以及在同一臺機器上執行多個程序之間共享資料
• 堆 最適合管理大量小型物件

本篇只討論第一種方式 虛擬記憶體。

15.1 預訂地址空間區域

可以使用VirtualAlloc函式來預訂程序中的地址空間區域

LPVOID WINAPI VirtualAlloc(
  __in_opt  LPVOID lpAddress,
  __in      SIZE_T dwSize,
  __in      DWORD flAllocationType,
  __in      DWORD flProtect
);
 

lpAddress ：想要預訂地址空間的哪一塊，如果要在程序地址空間第50MB的地方分配區域。我們要傳52 428 800(50*1024*1024)給pvAddress引數。系統始終按分配粒度的整數倍來分配的因此如果我們想要在19668992(300*65536+8192)的地方預訂區域，那麼系統會向下取整到64整數倍，也就是19660800(300*65536)然後取整後的地址預訂區域。如果VirtualAlloc能滿足我們的要求，那麼它會預訂一塊區域並返回該區域的基地址。如果我們還給pvAddesss指定了引數，那麼，它的返回值就等於我們傳給pvASddress引數值向下取整到64KB的整數倍

dwSize: 指定我們想要分析區域的大小，以位元組為單位。由於系統始終都根據cpu頁面大小整數倍來預訂區域，因此如果我們的頁面大小為4KB，8KB或16KB的機器上預訂62 KB的區域的話，那麼最終得到的區域大小為64KB 

flAllocationType：是預訂區域還是調撥物理儲存器，如果是預訂就要傳 MEM_RESERVE為引數

如果打算預訂一塊區域，並且用很長時間，那我們可能會希望系統從儘可能高的記憶體地址來預訂。這樣可以防止程序地址空間的中間預訂區域，從而避免可能會引起記憶體碎片。

fdwProtect：給區域指定保護屬性。

如果應用程式在非統一記憶體訪問的機器上執行，我們可以呼叫VirtualAllocExNuma函式來強制系統在某個節點的實體記憶體中分配一部分虛擬記憶體

15.2 給區域調撥物理儲存器、

在預了區域之後，我們還需要給給區域調撥物理儲存器，這樣才能訪問其中的記憶體地址。系統會從頁交換檔案中來調撥物理儲存器給區域。在調撥物理儲存器時，起始地址始終都是頁面大小的整數倍，整個大小也是頁面大小的整數倍

調撥物理儲存器，我們必須再次呼叫VirtualAlloc。但這次我們會傳 MEM_COMMIT來作為第二個引數fdwAllocationType的值

在已預訂的區域中，我們“必須”告訴VirtualAlloc要調撥多少物理儲存器給哪裡。這是通過pvAddress和dwSize來指定的。前者表示想要調撥物理儲存器給哪個記憶體地址，後來表示物理儲存器的數量。以位元組為單位。

15.3 同時預訂和調撥物理儲存器

PVOID pvMem = VirtualAlloc(NULL,99*1024,MEM_RESERVE | MEM_COMMIT,PAGE_READWRITE)

15.4 何時調撥物理儲存器

何時調撥物理儲存器是一個問題，例如我們正在實現一個電子表格的程式，它支援200行，256。如果一個單元格是一個CELLDATA結構的話，如果這一個結構頕128位元組，那麼這個二維陣列需要 200 * 256 * 128 的位元組的物理儲存器。那麼如果一開啟程式就去調撥，明顯會頕用大量的物理儲存器。尤其是因為使用者經常只用一兩個單元格的時候，那麼這種調撥方法明顯是浪費

虛擬記憶體技術為我們提供了方案：

1.預訂一塊足夠大的區域來容納CELLDATA陣列。只預訂根本不會消耗物理儲存器
2.當用戶某個單元格輸入資料時，首先確定CELLDATA的記憶體地址。當然沒有調撥，會引發訪問違規
3.給第二步中的記憶體地址調撥足夠的物理儲存器。
4.設定CELLDATA結構成員的內容

虛擬記憶體技術存在一個問題是：我們必須確定什麼時候需要調撥物理儲存器。

有以下四種方法來確定是否需要給區域中的某一部分調撥物理儲存器
1.總是嘗試調撥，這種該當的缺點是每次對CELLDATA進行修改時，要多呼叫一次 VirtualAlloc。
2.使用VirtualQuery來判斷是否給CELLDATA調撥過了。這種方法其實比第一種方法還糟糕：由於額外呼叫了VirtuaQuery函式，它不但增加了程式的大小，而且還降低了程式的效能
3.記錄哪些被調撥過。這樣來實時調撥
4.使用結構化異常處理------最佳方案。讓程式底圖方法記憶體異常的時候，調撥。

15.5 撤銷缺氧物理儲存器及釋放區域

要撤銷調撥給區域的物理儲存器，或是釋放地址空間中的一整塊區域，可以呼叫

VirtualFree函式。

如果程序不再需要訪問區域中的物理儲存器，那麼我們只需要呼叫VirtaulFree一次，就能夠釋放整個區域以及調撥給該區域的物理儲存。我們必須傳MEM_RELEASE給fdwFreeType來告訴系統撤銷調撥給該區域的所有物理儲存器，並釋放區域。

如果想要撤銷區域的一部分，我們只需要給pvAddress傳地址，然後dwSize傳大小，fdwFreeType傳MEM_DECOMMIT就行

15.5.1何時撤銷調撥物理儲存器

15.6 改變保護屬性

15.7 改變物理儲存器的內容

當我們修改物理儲存頁中的內容時，系統會盡量把改動保持在記憶體中。但是，當應用程式在執行的時候，系統可能需要從exe檔案，或dll檔案或頁交換檔案中載入新的頁面到記憶體裡。為了滿足最近的載入請求，系統會在記憶體查詢可用的頁面，如果找到的頁面已經被修改過，那麼系統還必須將它們換出到頁交換檔案中。

Windows還提供了一種特性，一路使得應用程式能夠提高中自身的效能-----這項特性就是重置物理儲存器。重置物理儲存器的意思是，我們告訴系統一個或幾個物理儲存頁中的資料沒有被修改過。如果系統正在查詢一頁閒置記憶體並且找到了一個修改過的頁面，那麼系統必須把該記憶體寫入到頁交換檔案中。這個操作比較慢，會影響效能。對大多數應用程式來說，我們都希望系統把修改後的頁面儲存到頁交換檔案中。

但是，有些應用程式只需要在一小段時間內使用儲存器，之後也不需要保留儲存器中的內容。為了提高效能，應用程式可以告訴系統不要在頁交換檔案中儲存指定儲存器。這基本上是應用程式用來告訴系統一個頁面未被修改過的一種方法。因此，如果系統決定將一個記憶體頁挪作他用，好麼它不會將頁面內容儲存到頁交換檔案中，這樣提高了效能。為了重置儲存器，應用程式應該呼叫VirtualAlloc函式，並在第三個引數中傳MEM_RESET標誌。

15.8 地址視窗擴充套件

地址視窗擴充套件特性：

1.允許應用程式以一種特殊的方式分配記憶體，作業系統保證不會將以這種方式分配的記憶體換出到磁碟上

2.允許應用程式訪問比程序地址空間還要多的記憶體。

基本上 AWE提供了一種方式，可以讓應用程式分配一塊或多塊記憶體。當一開始分配時，在程序的地址空間中是看不見這些記憶體塊的應用程式然後預訂地址空間區域，這就是地址視窗。應用程式然後呼叫一個函式，每呼叫一次把一塊記憶體指定到該地址視窗。把記憶體塊指定到地址視窗是非常快的。

//1.預訂1MB地址空間
    ULONG_PTR ulRAMBytes = 1024 * 1024;
    PVOID pvWindow = VirtualAlloc(NULL,ulRAMBytes,
        MEM_RESERVE | MEM_PHYSICAL ,PAGE_READWRITE);

    //2.得到當前平臺的一個頁面的大小
    SYSTEM_INFO sinf;
    GetSystemInfo(&sinf);

    //3.計算需要多少記憶體頁
    ULONG_PTR ulRAMPages = (ulRAMBytes + sinf.dwPageSize - 1) / sinf.dwPageSize;

    //4.分配記憶體頁陣列、
    ULONG_PTR * aRAMPages = (ULONG_PTR * ) new ULONG_PTR[ulRAMPages];

    //5.分配物理儲存器
    AllocateUserPhysicalPages(GetCurrentProcess(),
        &ulRAMPages,
        aRAMPages);

    //6. 指定記憶體塊指定給地址視窗 
    MapUserPhysicalPages(pvWindow,
        ulRAMPages,
        aRAMPages);

    //7.使用記憶體...

    //8.釋放記憶體頁塊
    FreeUserPhysicalPages(GetCurrentProcess(),
        &ulRAMPages,
        aRAMPages);

    VirtualFree(pvWindow,0,MEM_RELEASE);
    delete [] aRAMPages;