Принципы работы с памятью в системе Windows32

3. Кучи и менеджеры куч

Алгоритмы современных программ используют механизмы выделения и освобождения памяти очень интенсивно. Строки, динамические массивы, объекты, структуры, буфера - выделение и освобождение этих элементов происходит очень часто, при этом оказывается, что все эти элементы имеют небольшой размер.

Выделение у системы большого количества объектов небольшого размера оказывается неэффективным по следующим причинам.

частое обращение на выделение памяти снижает производительность, так как резервирование адресного пространства и выделение реальной памяти происходит на уровне ядра операционной системы;

из-за страничной организации памяти (гранулярности) выделение памяти происходит с большими издержками; запрос на выделение 100-байтного участка приводит к выделению одной страницы памяти с размером 4 или 8 кБ.

Решение этой проблемы организуется следующим образом: у операционной системы выделяется достаточно большой участок памяти, а уже из него для прикладной программы "нарезаются" небольшие участки. Такая организация называется кучей, а механизм, который следит за выделением и освобождением участков памяти называется менеджером кучи. Куча позволяет решить как проблему потери производительности - менеджер кучи может функционировать на уровне прикладной программы, так и проблему гранулярности - менеджер запрашивает у системы один большой участок памяти.

Windows имеет свою собственную реализацию менеджера кучи, который позволяет приложениям создавать, уничтожать кучи, а также производить с ними операции выделения и освобождения памяти в куче. Кроме того, для каждого вновь создаваемого процесса Windows специально создает кучу по умолчанию, которая используется при работе API функций, а также может быть использована прикладной программой. Все создаваемые Windows кучи потоко-безопасны, то есть существует возможность обращения к одной и той же куче из разных потоков одновременно.

Инженеры компании Borland по видимому не доверяют инженерам компании Microsoft, поэтому каждая программа на Delphi имеет свою собственную реализацию менеджера кучи, которая определена в системных модулях. Такое решение аргументируется инженерами Borland тем, что стандартный менеджер кучи Windows не обеспечивает достаточно эффективную работу с памятью. Конечно, как и любая Windows-программа, программа на Delphi имеет стандартную кучу по умолчанию, которую создает для нее система, однако функции New, Release, GetMem, FreeMem и некоторые другие оперируют с собственной реализацией менеджера куч. Менеджер кучи Delphi резервирует блоки адресного пространства размером 1 Мб, а выделяет блоки реальной памяти размером 16 Кб. Также вы можете написать и установить свою реализацию менеджера куч, если не доверяете ни инженерам Borland, ни инженерам Microsoft - для этого имеются все необходимые функции.

Хотя куча совершенно не предназначена для выделения больших участков памяти, запрос выделения большого участка у кучи не приведет к ошибке. Куча просто перенаправит ваш запрос операционной системе и вернет указатель на выделенный ею участок памяти.

Добавить комментарий