VirtualAlloc和HeapAlloc之间有什么区别？

Question

在Windows环境中有很多方法可以分配内存，例如VirtualAlloc，HeapAlloc，malloc，new。

因此，它们之间的区别是什么？

Answer 1

每个API都用于不同的用途。每个人还要求在完成内存后使用正确的释放/释放功能。

虚拟

提供大量选项的低级Windows API，但主要适用于相当特定情况下的用户。只能在（编辑：不是4KB）更大的块中分配内存。有些情况下你需要它，但你会知道你何时处于这些情况之一。最常见的一种情况是，您必须直接与另一个进程共享内存。不要将它用于通用内存分配。使用VirtualFree取消分配。

HeapAlloc

分配你要求的任何大小的内存，而不是大块VirtualAlloc。 HeapAlloc知道何时需要致电VirtualAlloc并自动为您执行此操作。与malloc类似，但仅限Windows，并提供了更多选项。适合分配一般内存块。某些Windows API可能要求您使用它来分配传递给它们的内存，或使用其伴随HeapFree释放它们返回给您的内存。

的malloc

分配内存的C方式。如果您使用C而不是C ++编写，并且希望代码能够在也是Unix计算机，或者有人明确表示你需要使用它。不初始化内存。适用于分配一般内存块，如HeapAlloc。一个简单的API。使用free取消分配。 Visual C ++的malloc调用HeapAlloc。

新

C ++分配内存的方式。如果您使用C ++编写，请更喜欢这个。它也将一个或多个对象放入已分配的内存中。使用delete取消分配（或delete[]数组）。 Visual Studio的new调用HeapAlloc，然后根据您的调用方式初始化对象。

在最近的C ++标准（C ++ 11及更高版本）中，如果你必须手动使用delete，那么你做错了，应该使用智能指针，如{{ 1}}而不是。从C ++ 14开始，unique_ptr也可以这样说（用new之类的函数代替）。

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还有一些其他类似的功能，如make_unique()，您可能会被告知必须在特定情况下使用。

Answer 2

VirtualAlloc是OS虚拟内存（VM）系统的专用分配。 VM系统中的分配必须以分配粒度（分配粒度）取决于体系结构。 VM系统中的分配是最基本的内存分配形式之一。 VM分配可以采用多种形式，内存不一定是专用的或物理上支持在RAM中（尽管可以）。 VM分配通常是特殊用途类型的分配，因为分配必须

• 非常大，
• 需要分享，
• 必须与特定值（性能原因）或
对齐
• 来电者不需要一次使用所有这些内存......
• 等...

HeapAlloc基本上是malloc和new最终调用的内容。它被设计为在通用分配的许多不同类型的场景下非常快速和可用。这是经典意义上的“堆”。堆实际上是由VirtualAlloc设置的，这是用于最初从OS保留分配空间的内容。在VirtualAlloc初始化空间之后，配置各种表，列表和其他数据结构以维护和控制HEAP的操作。其中一些操作的形式是动态调整（增长和缩小）堆的大小，使堆适应特定的使用（某些大小的频繁分配）等。

new和malloc有点相同，malloc基本上是对HeapAlloc( heap-id-default )的精确调用; new但是，[另外]可以为C ++ 对象配置已分配的内存。对于给定的对象，C ++将为每个调用者在堆上存储vtable。这些vtable是重定向的执行，并构成了C ++的继承，函数重载等OO特性的一部分......

其他一些常见的分配方法，如_alloca()和_malloca()，基于 stack ; FileMappings实际上是使用VirtualAlloc分配的，并使用特定的位标志进行设置，这些位标志将这些映射指定为FILE类型。

大多数情况下，您应该以与使用该内存一致的方式分配内存;）。 C ++为new，C为malloc，大量或IPC为VirtualAlloc。

***注意，HeapAlloc完成的大内存分配实际上是在一些大小（几百k或16 MB或我遗忘的东西，但相当大:) :)之后发送到VirtualAlloc。

***编辑 我简要地谈到了IPC和VirtualAlloc，对于一个相关的VirtualAlloc，还有一些非常简洁的问题，这个问题没有一个响应者讨论过。

VirtualAlloc Ex 是一个进程可用于在不同进程的地址空间中分配内存的内容。最典型的情况是，使用组合通过 CreateRemoteThread 在另一个进程的上下文中进行远程执行（类似于CreateThread，该线程只是在其他过程）。

Answer 3

如果您打算使用需要内存管理的语言（如C或C ++），了解内存分配API（在Windows中）之间的区别非常重要。最好的方式来说明它恕我直言：

请注意，这是一个非常简化的Windows特定视图。

理解此图的方法是，图中的内存分配方法越高，它使用的更高级实现。但是，让我们从底部开始。

内核模式内存管理器

它提供所有内存预留＆amp;操作系统的分配，以及对内存映射文件，共享内存， copy-on-write 操作等的支持。 ＃39;不能直接从用户模式代码访问，因此我将在此处跳过它。

VirtualAlloc / VirtualFree

这些是user mode提供的最低级 API。 VirtualAlloc函数基本上调用ZwAllocateVirtualMemory，然后快速 syscall 到ring0，以进一步处理内核内存管理器。它也是在用户模式下保留/分配新内存块的最快方法。

但它有两个主要条件：

• 它仅分配在系统粒度边界上对齐的内存块。

• 它只分配大小为系统粒度倍数的内存块。

那么系统粒度是什么？你可以致电GetSystemInfo来获得它。它作为dwAllocationGranularity参数返回。它的值是实现（可能是硬件）特定的，但在许多64位Windows系统上，它设置为0x10000字节或64K。

所有这一切意味着，如果你试图分配，只说一个带有VirtualAlloc的8字节内存块：

void* pAddress = VirtualAlloc(NULL, 8, MEM_COMMIT | MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);

如果成功，pAddress将在0x10000字节边界上对齐。即使您只请求了8个字节，您将获得的实际内存块将是整个page（或类似4K字节的内容。确切的页面大小将在{{3}中返回但是，除此之外，来自0x10000 的64K字节（或大多数情况下为pAddress）的整个内存块将不会可用任何进一步的分配。所以从某种意义上说，通过分配8个字节，你也可以要求65536。

因此，这里的故事的寓意不是用VirtualAlloc替换应用程序中的通用内存分配。它必须用于非常特殊的情况，就像下面的堆一样。 （通常用于保留/分配大块内存。）

错误地使用VirtualAlloc会导致严重的内存碎片。

dwPageSize / HeapCreate / HeapAlloc / HeapFree

简而言之， heap 函数基本上是VirtualAlloc函数的包装器。这里的其他答案提供了一个非常好的概念。我将补充一点，在一个非常简单的视图中， heap 的工作方式是：

• HeapCreate通过在内部调用VirtualAlloc（或ZwAllocateVirtualMemory具体）来保留大量虚拟内存。它还设置了一个内部数据结构，可以在保留的虚拟内存块中跟踪更小的大小分配。

• 对HeapAlloc和HeapFree的任何调用都不会实际分配/释放任何新内存（当然，除非请求超出HeapCreate中已保留的内容），相反，他们计算出（或commit）先前保留的大块，通过将其解析为用户请求的较小内存块。

• HeapDestroy依次调用实际释放虚拟内存的VirtualFree。

所以这一切使 heap 函数成为应用程序中通用内存分配的理想选择。它适用于任意大小的内存分配。但是，为了方便堆功能而付出的一小代价是，当保留更大的内存块时，它们会在VirtualAlloc上引入一点点开销。

heap 的另一个好处是你不需要创建一个。它通常是在您的流程开始时为您创建的。因此，可以通过调用HeapDestroy函数来访问它。

GetProcessHeap / free

是堆函数的特定于语言的包装器。与HeapAlloc，HeapFree等不同，这些函数不仅适用于您的代码是针对Windows编译的，还适用于其他操作系统（例如Linux等）

如果您使用C编程，这是一种分配/释放内存的推荐方法。（除非您编写特定的内核模式设备驱动程序。）

malloc /删除

以高级别（对于C++）内存管理运营商来说。它们特定于C++语言，与malloc C类似，也是heap函数的包装器。他们还有一大堆自己的代码来处理C++ - 构造函数的特定初始化，析构函数中的释放等等。

如果您在C++进行编程，这些函数是分配/释放内存和对象的推荐方法。

最后，我想就其他回复中关于使用VirtualAlloc在进程之间共享内存的内容进行评论。 VirtualAlloc本身不允许与其他进程共享其保留/分配的内存。为此，需要使用new API来创建可与其他进程共享的命名虚拟内存块。它还可以将磁盘上的文件映射到虚拟内存中以进行读/写访问。但这是另一个话题。

Answer 4

概述：

• VirtualAlloc，HeapAlloc等是直接从OS分配各种类型内存的Windows API。 VirtualAlloc管理Windows虚拟内存系统中的页面，而HeapAlloc则从特定的OS堆中分配。坦率地说，你不太可能需要使用它们中的任何一个。

• malloc是一个标准C（和C ++）库函数，用于为进程分配内存。 malloc的实现通常会使用一个OS API在您的应用启动时创建一个内存池，然后在您发出malloc请求时从中进行分配

• new是一个标准C ++运算符，它分配内存然后在该内存上适当地调用构造函数。它可以根据malloc或OS API实现，在这种情况下，它通常也会在应用程序启动时创建内存池。

Answer 5

VirtualAlloc ===＆gt; UNIX下的sbrk()

HeapAlloc ====＆gt; UNIX下的malloc()

Answer 6

VirtualAlloc =＆gt;直接分配到虚拟内存中，您可以在块中保留/提交。这对于大型分配很有用，例如大型数组。

HeapAlloc / new =＆gt;在默认堆（或您可能创建的任何其他堆）上分配内存。这为每个对象分配，非常适合较小的对象。默认堆是可序列化的，因此它具有保证线程分配（这可能会导致高性能方案出现一些问题，这就是为什么你可以创建自己的堆）。

malloc =＆gt;使用C运行时堆，类似于HeapAlloc，但它在兼容性方案中很常见。

简而言之，堆只是一个由堆管理器（而不是原始虚拟内存）管理的虚拟内存块

内存世界的最后一个模型是内存映射文件，这种情况非常适合大块数据（如大文件）。这在打开EXE时在内部使用（它不会在内存中加载EXE，只是创建一个内存映射文件）。