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实验 9、Windows 虚拟内存

1 背景知识

在 Windows 环境下，4GB 的虚拟地址空间被划分成两个部分：低端 2GB 提供给进程使

用，高端 2GB 提供给系统使用。这意味着用户的应用程序代码，包括 DLL 以及进程使用的

各种数据等，都装在用户进程地址空间内(低端 2GB)。用户过程的虚拟地址空间也被分成三

部分：

1)虚拟内存的已调配区(committed)：具有备用的物理内存，根据该区域设定的访问权限，

用户可以进行写、读或在其中执行程序等操作。

2)虚拟内存的保留区(reserved)：没有备用的物理内存，但有一定的访问权限 o

3)虚拟内存的自由区(free)：不限定其用途，有相应的 PAGE_NOACCESS 权限。

与虚拟内存区相关的访问权限告知系统进程可在内存中进行何种类型的操作。例如，用

户不能在只有 PAGE_READONLY 权限的区域上进行写操作或执行程序；也不能在只有

PAGE_EXECUTE 权限的区域里进行读、写操作。而具有 PAGE_NOACCESS 权限的特殊区

域，则意味着不允许进程对其地址进行任何操作。

在进程装入之前，整个虚拟内存的地址空间都被设置为只有 PAGE_NOACCESS 权限的

自由区域。当系统装入进程代码和数据后，才将内存地址的空间标记为已调配区或保留区，

并将诸如 EXECUTE、READWRITE 和 READONLY 的权限与这些区域相关联。

如表 1 所示，给出了 MEMORY_BASIC_INFORMATION 的结构，此数据描述了进程虚

拟内存空间中一组虚拟内存页面的当前状态，其中 State 项表明这些区域是否为自由区、已

调配区或保留区；Protect 项则包含了 Windows 系统为这些区域添加了何种访问保护；Type

项则表明这些区域是可执行图像、内存映射文件还是简单的私有内存。VirtualQueryEX()API

能让用户在指定的进程中，对虚拟内存地址的大小和属性进行检测。

Windows 还提供了一整套能使用户精确控制应用程序的虚拟地址空间的虚拟内存 API。

一些用于虚拟内存操作及检测的 API 如表 2 所示。

表 1 MEMORY_BASIC_INFORMATION 结构的成员

成员名称目的

PVOID BaseAddress 虚拟内存区域开始处的指针

PVOID AllocationBase 如果这个特定的区域为子分配区的话，则为虚拟内存外面区域的

指针；否则，此值与 BaseAddress 相同

DWORD

AllocationProtect

虚拟内存最初分配区域的保护属性。其可能值包括：

PAGE_NOACCESS,PAGE_READONLY,PAGE_READWRITE 和

PAGE_EXECUTE_READ

DWORD RegionSize 虚拟内存区域的字节数

DWORD State 区域的当前分配状态。其可能值为 MEM_COMMIT,MEM_FREE

和 MEM_RESERVE

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