Windows Mobile 内存管理(二)

xiaozuncai

应用程序的地址空间
    尽管和Windows XP的应用程序设计类似，但Windows CE应用程序地址空间有一个巨大的不同影响到应用程序。在Windows CE之下，一个应用程序被限制在虚拟内存空间中它自己的32MB slot（槽）和 32MB 的slot 1中，slot 1用来加载基于XIP的DLL（译者注：Windows CE将虚拟地址空间分为33个slot，每个slot 32MB，序号从0-32 ，附插图c-1,c-2）。当系统只有4MB RAM的时候，分配给应用程序32MB的虚拟地址空间看起来是比较合理的，Win32的程序员在使用这个2-GB的虚拟地址空间的时候，必须记住对Windows CE应用程序的虚拟地址空间限制。
    图7-1展示了一个应用程序的64-MB虚拟地址空间，其中包括32MB用于XIP的DLL空间。






图7-1 Windows CE的内存映射图

    要注意的是应用程序是以一个64-KB的内存区域开始从0x10000映射，记得最低的64KB地址空间是由Windows为所有应用程序保留的。文件映象包括代码，静态数据段和资源段。在实际过程中，当应用程序启动时代码页（code pages）不会载入进来，只有在需要该页面被载入的时候，代码才被载入进来。
    只读静态数据段（read-only static data segment）和可读写静态数据区（read/write static data areas）只占很少的页面。这些段都是排列在一起的。如同代码一样，只有当这些数据段被应用程序读或者写的时候才会提交给RAM。应用程序的资源将被载入到一些分离的页面中，这些资源是只读的，并且只有当它们被应用程序获取的时候才会分页进入RAM。
    应用程序的栈（stack）被映射到资源段之上。栈的段位置很容易被找到，因为它提交的页就在被保留的区域的尾部。栈的表现是从高地址到低地址增长（译者注：即从高到低填满地址）。如果该应用程序有超过一个线程，那么应用程序的地址空间就会保留超过一个的栈的段。
    紧接着栈的就是本地堆（local heap）。引导程序保留了大量的页，大约有几百K交给heap来使用，但是只提交满足malloc，new，LocalAlloc函数调用分配的内存（译者注：这里是说，被分配多少内存才可以提交多少内存，没被分配的不能用作提交）。从本地堆的保留页尾部到non-XIP DLL开始的部分剩余保留页面将被映射为自由的保留空间，如果RAM允许，应用程序可以提交这些保留页。Non-XIP DLLs 就是不能被在ROM中现场执行的DLL将被从上至下载入到32MB的地址空间。Non-XIP DLLs 包括那些被压缩存储在ROM中的DLL。被压缩的ROM 中的文件在被载入到RAM中执行前必须先解压缩。
    被保留给XIP DLLs的32MB 应用程序地址空间的较高位置。Windows CE 映射这些XIP DLLs的代码进入这个空间（译者注：即较高空间），而可读写段被映射进较低位置。从Windows CE 4.2开始，在ROM中的纯资源的DLL将被载入到应用程序64MB空间之外的虚拟内存空间。

脚注
    在PocketPC这样的移动式系统中，当用户按下关闭按钮时系统将不会被真正的关闭，系统进入一种低功耗的挂起状态。
内存分配的不同类型
    一个Windows CE 应用程序有许多不同的内存分配方式。在内存食物链的底端是Virtualxxx 函数，它们直接保留，提交和释放（free）虚拟内存页。接下来的是堆（heap） API。堆是系统为应用程序保留的内存区域。堆有两种风味：当应用程序启动时自动默认分配的本地堆（local heap），以及能够由程序手动创建的分离堆（separate heap）。在堆API之后是静态数据，数据块是被编译器定义好的或者由程序手动创建的。最后，我们来看栈，这是程序为函数存储变量的区域。
    一个Windows CE不支持的Win32 内存API是全局堆（global heap）。全局堆API包括Global¬Alloc，GlobalFree和GlobalRealloc，将不会出现在Windows CE中（译者注：很奇怪，我在Windows CE 中仍然可以使用这几个API，并且工作正常，好像Microsoft并没有把它们完全去掉）。全局堆只是从Windows 3.x的Win16 时期继承而来。在Win32中，全部和本地的堆很类似，全局内存一个独特用法是，为剪贴板的数据分配内存，在Windows CE中已经被本地堆替代并加上了句柄。
    在Windows CE中最小化内存使用的关键是选择与内存块使用模型相匹配的恰当的内存分配策略。我将回顾一下这些内存类型然后讲述Windows CE应用程序中的最小化内存使用策略。

虚拟内存
    虚拟内存是内存类型中最基础的。系统调用虚拟内存API来为其他类型内存分配内存。包括堆和栈。虚拟内存API，包括VirtualAlloc，VirtualFree和VirtualReSize函数，这些可以直接操作应用程序虚拟内存空间的虚拟内存页面。页面可以保留，提交给物理内存，或使用这些函数释放。

分配虚拟内存
    分配和保留虚拟内存是同过这个函数完成的：
LPVOID VirtualAlloc (LPVOID lpAddress, DWORD dwSize,
                     DWORD flAllocationType,
                     DWORD flProtect);
    VirtualAlloc的第一个参数是要分配内存区域的地址。当你使用VirtualAlloc来提交一块以前保留的内存块的时候，lpAddress参数可以用来识别以前保留的内存块。如果这个参数是NULL，系统将会决定分配内存区域的位置，并且围绕64-KB的范围（译者注：就是前面说提及的最小内存分配尺寸）。第二个参数是dwSize，要分配或者保留的区域的大小。这个参数以字节为单位，而不是页，系统会根据这个大小一直分配到下页的边界。
    flAllocationType参数指定了分配的类型，你可以指定或者合并以下标志：MEM_COMMIT，MEM_AUTO_COMMIT，MEM_RESERVE和MEM_TOP_DOWN。MEM_COMMIT标志分配程序使用的内存，MEM_RESERVE保留虚拟地址空间以便以后提交。保留的页不能存取直到调用VirtualAlloc的时候再次指定了MEM_COMMIT标志。第三个标志，MEM_TOP_DOWN，告诉系统从最高可允许的虚拟地址开始映射应用程序。
    The MEM_AUTO_COMMIT标志是唯一一个Windows CE最方便的标志，当这个参数被指定了之后，内存块立即被保留，当其中的页被第一次存取的时候，系统将自动提交该页。这允许你分配大块的虚拟内存而不需要顾及系统和实际RAM分配直到当前页被第一次使用。自动提交内存的缺点是，物理RAM需要退回当页面被第一次访问时可能不可用的页面。在这种情形下，系统将产生一个异常（exception）（译者注：可能会出现因为无法访问而出错）。
    VirtualAlloc可以通过并行多次调用提交一个区域的部分或全部来保留一个大的内存区域。多重调用提交同一块区域不会引起失败。这使得一个应用程序保留内存后可以随意提交将被写的页。当这种方式不在有效的时候，它会释放应用程序通过检测被保留页的状态看它是否在提交调用之前已经被提交。
    flProtect参数指定了被分配区域的访问保护方式。这些不同的标志被总结在下面的列表中：
PAGE_READONLY
该区域为只读。如果应用程序试图访问区域中的页的时候，将会被拒绝访问。
PAGE_READWRITE
区域可被应用程序读写。
PAGE_EXECUTE
区域包含可被系统执行的代码。试图读写该区域的操作将被拒绝。
PAGE_EXECUTE_READ
区域包含可执行代码，应用程序可以读该区域。
PAGE_EXECUTE_READWRITE
区域包含可执行代码，应用程序可以读写该区域。
PAGE_GUARD
区域第一次被访问时进入一个STATUS_GUARD_PAGE异常，这个标志要和其他保护标志合并使用，表明区域被第一次访问的权限。
PAGE_NOACCESS
任何访问该区域的操作将被拒绝。
PAGE_NOCACHE
RAM中的页映射到该区域时将不会被微处理器缓存（cached）。
    PAGE_GUARD和PAGE_NOCHACHE标志可以和其他标志合并使用以进一步指定页的特征。PAGE_GUARD标志指定了一个防护页（guard page），即当一个页被提交时会因第一次被访问而产生一个one-shot异常，接着取得指定的访问权限。    PAGE_NOCACHE防止当它映射到虚拟页的时候被微处理器缓存。这个标志方便设备驱动使用直接内存访问方式（DMA）来共享内存块。