C技巧(內(nèi)存分配：更換策略，不要為難內(nèi)存)

在32位機(jī)上（64位也是一樣的，但是空間大很多），一個進(jìn)程可以分配到4GB的虛擬內(nèi)存，當(dāng)然，其中2G給了內(nèi)核，剩下2GB有一些分給了代碼段、數(shù)據(jù)段，最后剩下的就是給我們程序員用的了，這樣看來，一個應(yīng)用程序若硬生生的讀取2GB左右的數(shù)據(jù)是一個極限了。
    不過事實并非如此，只要利用虛擬內(nèi)存技術(shù)有時還是可以讀取的。
    先簡單說說windows虛擬內(nèi)存的思路：
    所謂虛擬內(nèi)存，就是事實上可能還沒有得到實際內(nèi)存的內(nèi)存，如果CPU要訪問一個虛擬內(nèi)存，哪么操作系統(tǒng)得首先判斷這個虛擬內(nèi)存有沒有獲得實際內(nèi)存。如果有，那大可以大大方方的讀取，甚至寫數(shù)據(jù)。
    但若如果沒有，操作系統(tǒng)就必須在實際內(nèi)存上找到一塊地方，建立起與要讀取虛擬內(nèi)存的映射關(guān)系，這樣就可以讀取了。當(dāng)然若是找不到這么多實際內(nèi)存，那么可以一些暫時還沒用到的實際內(nèi)存放到更低一級的硬盤臨時空間上，騰出空間來，再建立與虛擬內(nèi)存的映射關(guān)系。
    當(dāng)然了，比如要讀取2GB的數(shù)據(jù)，在1G內(nèi)存上是無論如何也沒法找到足夠空間建立映射關(guān)系的。我們當(dāng)然不可能一次性讀取2GB數(shù)據(jù)，所以引入“頁”這個概念，即每次虛擬內(nèi)存射到實際內(nèi)存上的時候，都是按頁大小映射的，這個頁大小，與CPU有關(guān)，在X86上一般是4KB。
    說到這，讀取大型數(shù)據(jù)的思路就出來了，我們可以先分配虛擬內(nèi)存，等到我們讀或者寫當(dāng)中的一些數(shù)據(jù)的時候，再分配實際內(nèi)存，由于這些都是在內(nèi)存這一級操作，效率遠(yuǎn)比讀寫數(shù)據(jù)的時候再從硬盤取出來的高。
    windows API讓我們輕松做到這一點。
    VirtualAlloc，可以申請到一個虛擬內(nèi)存，或者實際映射到實際內(nèi)存的內(nèi)存。我們可以先申請?zhí)摂M內(nèi)存，等到真的要讀取某處數(shù)據(jù)的時候，再申請實際內(nèi)存（建立映射關(guān)系）。
    詳細(xì)可以看MSDN，下面給出一個示例代碼：
    #include
    #include
    #include
    struct Sheet //我們要讀取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
    {
    int nSize;
    BOOL bVisible;
    char big[1024 * 15];
    std::string strText;
    };
    int main()
    {
    SYSTEM_INFO si;
    GetSystemInfo(&si);
    DWORD dwPageSize = si.dwPageSize; //獲得CPU讀取的頁大小
    //把頁的單位轉(zhuǎn)為字節(jié)（頁的單位本來是KB，而我們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是按字節(jié)算的）
    DWORD dwPageAsByte = dwPageSize * 1024;
    //以下dwOccupy獲得一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所占的空間，由于是按頁分配實際內(nèi)存，這樣所占空間并定是頁的整數(shù)倍
    DWORD dwMod = sizeof(Sheet) % dwPageAsByte;
    DWORD dwOccupy = 0;
    if (dwMod != 0)
    {
    dwOccupy = (sizeof(Sheet) / dwPageAsByte) * dwPageAsByte + dwPageAsByte;
    }
    else
    {
    dwOccupy = sizeof(Sheet);
    }
    //申請?zhí)摂M內(nèi)存，MEM_RESERVE表示不會和實際內(nèi)存建立映射關(guān)系
    LPVOID lpBaseAddr = VirtualAlloc(NULL, dwOccupy * 50, MEM_RESERVE, PAGE_READWRITE);
    if (lpBaseAddr == NULL)
    {
    return 1;
    }
    __try
    {
    DWORD dwIndex = 0;
    //以下不斷的輸入要讀取哪個數(shù)據(jù)，若此數(shù)據(jù)還有沒有建立實際內(nèi)存映射關(guān)系，那么建立
    while(true)
    {
    std::cout << "input the sheet number to write: ";
    std::cin >> dwIndex;
    //根據(jù)輸入的索引，計算出所要讀取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所在地址，注意同樣是按頁分配的
    LPVOID lpSheetAddr = (LPVOID)((DWORD)lpBaseAddr + (dwIndex - 1) * dwOccupy);
    MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
    memset(&mbi, 0, sizeof(mbi));
    //查詢內(nèi)存狀態(tài)
    if (VirtualQuery(lpSheetAddr, &mbi, sizeof(mbi)) == sizeof(mbi))
    {
    if (mbi.State == MEM_RESERVE)//屬于reserve狀態(tài)
    {
    //建立與實際內(nèi)存的映射關(guān)系
    LPVOID lpAlloc = VirtualAlloc(lpSheetAddr, dwOccupy, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
    if (lpAlloc == NULL)
    {
    std::cout << "commit fails in reserve state\n";
    }
    else
    {
    std::cout << "commit successes in reserve state\n";
    }
    }
    }
    //建立成功，考試@大提示讀/寫數(shù)據(jù)
    Sheet * pSheet = (Sheet*)lpSheetAddr;
    pSheet->nSize = 9;
    pSheet->strText = "hello world";
    pSheet->bVisible = TRUE;
    }
    }
    __except(EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
    {
    }
    //釋放內(nèi)存
    VirtualFree(lpBaseAddr, 0, MEM_RELEASE);
    }
    當(dāng)然，這其中用到了一個影響效率的VirtualQuery函數(shù)，其實可以用異常處理手段提高效率的，留待以后再說。
    還可以添加刪除代碼，一些數(shù)據(jù)不再用到的時候，可以把虛擬內(nèi)存狀態(tài)重新置為MEM_RESERVE，這樣可以節(jié)省實際內(nèi)存。