Системное программирование в среде Windows

Имейте в виду, что эти функции не работают под управлением Windows 9x или Windows СЕ. Кроме того, имеются некоторые вышедшие из употребления функции, которые использовались ранее для совместимости с 16-битовыми системами. Мы упомянули об этих функциях лишь для того, чтобы лишний раз подчеркнуть тот факт, что многие функции продолжают поддерживаться, хотя никакой необходимости в них больше нет.

Резюме: управление кучами

Обычная процедура использования куч не представляет никаких сложностей:

1. Получите дескриптор кучи, воспользовавшись одной из функций CreateНеар или GetProcessHeap.

2. Распределите блоки из кучи, используя функцию HeapAlloc.

3. В случае необходимости освободите все или только некоторые блоки при помощи функции HeapFree.

4. Уничтожьте кучу и закройте ее дескриптор при помощи функции HeapDestroy.

Этот процесс иллюстрируют рис. 5.2 и программа 5.2. 

В отсутствие необходимости создания отдельных куч или генерации исключений программисты, которые привыкли использовать функции управления памятью из библиотеки С, могут использовать их и далее. При этом, если речь идет о куче процесса, функция malloc эквивалентна функции HeapAlloc, функция realloc — функции HeapReAlloc, а функция free — функции HeapFree. Функция calloc распределяет память и инициализирует объекты, и ее поведение легко эмулируется функцией HeapAlloc. Эквивалент функции HeapSize в библиотеке С отсутствует.

Пример: сортировка файлов с использованием бинарного дерева поиска

Распространенными динамическими структурами данных, требующими управления памятью, являются деревья поиска. Деревья поиска предоставляют удобный способ сопровождения коллекций записей, дополнительным преимуществом которого является возможность применения чрезвычайно эффективных алгоритмов обхода узлов.

Программа sortBT (программа 5.1) реализует ограниченную версию UNIX-команды sort за счет создания бинарного дерева поиска с использованием двух куч. Ключи размещаются в куче узлов (node heap), представляющей дерево поиска. Каждый узел содержит левый и правый указатели, ключ и указатель на запись в куче данных (data heap). Заметьте, что куча узлов состоит из блоков фиксированного размера, тогда как куча данных содержит строки переменной длины. Наконец, отсортированный файл выводится путем обхода дерева.

В данном примере для использования в качестве ключа произвольно выбраны первые 8 байтов строки, а не целая строка. В двух других вариантах реализации сортировки, приведенных в настоящей главе (программы 5.4 и 5.5), выполняется сортировка индексированных файлов, а показатели производительности всех трех программ сравниваются в приложении В.

Последовательность операций по созданию куч и размещению блоков в памяти представлена на рис. 5.2. Программный код, приведенный справа, является псевдокодом, который отражает лишь наиболее существенные вызовы функций и аргументы. В виртуальном адресном пространстве, схематически изображенном слева, выделена память для трех куч, в каждой из которых имеются распределенные блоки. Программа 5.1 незначительно отличается от рисунка в том, что на рисунке, в отличие от программы, корень дерева размещен в куче процесса.

Примечание

Фактическое расположение куч и блоков в пределах куч зависит от варианта реализации Windows, а также от предыстории использования памяти процессом, включая рост кучи сверх ее начального размера. Кроме того, после увеличения размера растущей кучи с выходом за границы начальной области она может уже не занимать непрерывное адресное пространство. Наиболее оптимальная практика программирования состоит в том, чтобы не делать относительно фактической топологии распределения памяти никаких предположений; просто используйте функции управления памятью так, как это определяют правила работы с ними.