Системное программирование в среде Windows
Шрифт:
• Повышение производительности. Предоставление собственной кучи каждого потока уменьшает состязательность между ними, в результате чего общая производительность программы может значительно повыситься. См. главу 9.
• Эффективность размещения данных. Размещение элементов данных фиксированного размера в небольшой куче может оказаться гораздо более эффективным, чем размещение множества элементов самых различных размеров в одной большой куче. При этом также уменьшается фрагментация памяти. Кроме того, предоставление каждого потока собственной кучи существенно упрощает синхронизацию потоков, что приводит к дополнительному
• Эффективность освобождения памяти. Области памяти, распределенные для кучи в целом и всех структур данных, которые она содержит, могут быть освобождены с помощью единственного вызова функции. Этот вызов также устранит отрицательные последствия утечки памяти, связанной с данной кучей.
• Эффективность локализации обращений к памяти. Сохранение структуры данных в небольшой куче гарантирует, что для всех элементов данных потребуется сравнительно небольшое количество страниц, а это может уменьшить вероятность возникновения ошибок страниц в процессе обработки элементов структур данных.
Ценность указанных преимуществ может варьироваться в зависимости от приложения, и многие программисты ограничиваются использованием только кучи процесса, для управления которой используют функции библиотеки С. Однако такой выбор лишает программу возможности воспользоваться способностью функций управления памятью Windows генерировать исключения (обсуждается при рассмотрении функций). В любом случае для создания и уничтожения куч применяются две функции, описания которых приводятся ниже. [23]
23
Обычно для создания объектов типа X используются системные вызовы CreateX. Функция HeapCreate является исключением из этого правила.
Начальный размер кучи, устанавливаемый параметром dwInitialSize (который может быть нулевым), всегда округляется до величины, кратной размеру страницы, и определяет объем физической памяти (в файле подкачки), который передается (commit) в распоряжение кучи (для последующего распределения памяти по запросам) первоначально, а не в ответ на запросы распределения (allocation) памяти из кучи. Когда программа исчерпывает первоначальный размер кучи, куче автоматически передаются дополнительные страницы памяти вплоть до пор, пока она не достигнет установленного для нее максимального размера. Поскольку файл подкачки является ограниченным ресурсом, рекомендуется откладывать передачу памяти куче на более поздний срок, если только заранее не известно, какой размер кучи потребуется. Максимально допустимый размер кучи при ее увеличении в результате динамического расширения определяется значением параметра dwMaximumSize (если оно ненулевое). Рост куч процессов, заданных по умолчанию, также осуществляется динамическим путем.
Возвращаемое значение: дескриптор кучи; в случае неудачного завершения — NULL.
Типом данных обоих упомянутых полей, связанных с размерами кучи, является не DWORD, a SIZE_T. Тип данных SIZE_T определяется как 32– или 64-битовое целое число без знака, в зависимости от флагов компилятора (_WIN32 или _WIN64). Этот тип данных был введен специально
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.
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.