操作系统课程设计-内存管理

目录

前言

1 实验题目

2 实验目的

3 实验内容

3.1 步骤

3.2 关键代码

3.2.1 显示虚拟内存的基本信息

3.2.2 遍历当前进程的虚拟内存

4 实验结果与分析

5 代码

前言

         本实验为课设内容，博客内容为部分报告内容，仅为大家提供参考，请勿直接抄袭，另外，本次实验所用平台是dev c++5.11

1 实验题目

        实验五 内存管理

2 实验目的

        了解 Windows 的内存结构和虚拟内存的管理，理解进程的虚拟内存空间和物理内存的映射关系。加深对操作系统内存管理、虚拟存储管理等理论知识的理解。

3 实验内容

3.1 步骤

        （1）步骤1：打开Dev-C++5.11 新建一个文件，命名为实验5，并保存为cpp文件。

        （2）步骤2：将清单6-1的源代码复制到实验5.cpp文件中，并点击编译按钮将其编译成可执行文件，再进入到保存文件的目录下，右键，选择在终端打开，运行编译好的可执行文件，观察运行结果。

3.2 关键代码

3.2.1 显示虚拟内存的基本信息

// 首先，让我们获得系统信息SYSTEM_INFO si;:: ZeroMemory(&si, sizeof(si) ) ;:: GetSystemInfo(&si) ;
// 使用外壳辅助程序对一些尺寸进行格式化TCHAR szPageSize[MAX_PATH];::StrFormatByteSize(si.dwPageSize, szPageSize, MAX_PATH) ;DWORD dwMemSize = (DWORD64)si.lpMaximumApplicationAddress -(DWORD64) si.lpMinimumApplicationAddress;TCHAR szMemSize [MAX_PATH] ;:: StrFormatByteSize(dwMemSize, szMemSize, MAX_PATH) ;
// 将内存信息显示出来std :: cout << "Virtual memory page size: " << szPageSize << std :: endl;std :: cout.fill ('0') ;std :: cout << "Minimum application address: 0x"<< std :: hex << std :: setw(8)<< (DWORD64) si.lpMinimumApplicationAddress<< std :: endl;std :: cout << "Maximum application address: 0x"<< std :: hex << std :: setw(8)<< (DWORD64) si.lpMaximumApplicationAddress<< std :: endl;std :: cout << "Total available virtual memory: "<< szMemSize << std :: endl ;

3.2.2 遍历当前进程的虚拟内存

// 首先，获得系统信息SYSTEM_INFO si;:: ZeroMemory(&si, sizeof(si) ) ;:: GetSystemInfo(&si) ;
// 分配要存放信息的缓冲区MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;:: ZeroMemory(&mbi, sizeof(mbi) ) ;
// 循环整个应用程序地址空间LPCVOID pBlock = (LPVOID) si.lpMinimumApplicationAddress;while (pBlock < si.lpMaximumApplicationAddress) {
// 获得下一个虚拟内存块的信息if (:: VirtualQueryEx(hProcess, // 相关的进程pBlock, // 开始位置&mbi, // 缓冲区sizeof(mbi))==sizeof(mbi) ) { // 大小的确认
// 计算块的结尾及其大小LPCVOID pEnd = (PBYTE) pBlock + mbi.RegionSize;TCHAR szSize[MAX_PATH];:: StrFormatByteSize(mbi.RegionSize, szSize, MAX_PATH) ;
// 显示块地址和大小std :: cout.fill ('0') ;std :: cout<< std :: hex << std :: setw(8) << (DWORD64) pBlock<< "-"<< std :: hex << std :: setw(8) << (DWORD64) pEnd<< (:: strlen(szSize)==7? " (" : " (") << szSize<< ") " ;
// 显示块的状态switch(mbi.State) {case MEM_COMMIT :std :: cout << "Committed" ;break;case MEM_FREE :std :: cout << "Free" ;break;case MEM_RESERVE :std :: cout << "Reserved" ;break;}
// 显示保护if(mbi.Protect==0 && mbi.State!=MEM_FREE) {mbi.Protect=PAGE_READONLY;}ShowProtection(mbi.Protect);
// 显示类型switch(mbi.Type) {case MEM_IMAGE :std :: cout << ", Image" ;break;case MEM_MAPPED:std :: cout << ", Mapped";break;case MEM_PRIVATE :std :: cout << ", Private" ;break;}

4 实验结果与分析

（1）运行程序后的部分结果如下图所示：

图1.1 内存管理部分结果

（2）由上面的部分结果可知，虚拟内存每页容量为4KB，最小应用地址为0x00010000，最大应用地址为0x7ffffffeffff，当前可供应用程序使用的内存空间为3.99GB，当前计算机实际内存大小为16GB，理论上每个Windows应用程序可以独占的最大存储空间是19.99GB。

5 代码

// 工程 vmwalker
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <shlwapi.h>
#include <iomanip>
#include<bits/stdc++.h>
#include<stdio.h>
#include<limits.h>
#pragma comment(lib, "Shlwapi.lib")// 以可读方式对用户显示保护的辅助方法。
// 保护标记表示允许应用程序对内存进行访问的类型
// 以及操作系统强制访问的类型
inline bool TestSet(DWORD dwTarget, DWORD dwMask) {return ((dwTarget &dwMask) == dwMask) ;
}
# define SHOWMASK(dwTarget, type) \if (TestSet(dwTarget, PAGE_##type) ) \{std :: cout << ", " << #type; }
void ShowProtection(DWORD dwTarget) {SHOWMASK(dwTarget, READONLY) ;SHOWMASK(dwTarget, GUARD) ;SHOWMASK(dwTarget, NOCACHE) ;SHOWMASK(dwTarget, READWRITE) ;SHOWMASK(dwTarget, WRITECOPY) ;SHOWMASK(dwTarget, EXECUTE) ;SHOWMASK(dwTarget, EXECUTE_READ) ;SHOWMASK(dwTarget, EXECUTE_READWRITE) ;SHOWMASK(dwTarget, EXECUTE_WRITECOPY) ;SHOWMASK(dwTarget, NOACCESS) ;
}
// 遍历整个虚拟内存并对用户显示其属性的工作程序的方法
void WalkVM(HANDLE hProcess) {
// 首先，获得系统信息SYSTEM_INFO si;:: ZeroMemory(&si, sizeof(si) ) ;:: GetSystemInfo(&si) ;
// 分配要存放信息的缓冲区MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;:: ZeroMemory(&mbi, sizeof(mbi) ) ;
// 循环整个应用程序地址空间LPCVOID pBlock = (LPVOID) si.lpMinimumApplicationAddress;while (pBlock < si.lpMaximumApplicationAddress) {
// 获得下一个虚拟内存块的信息if (:: VirtualQueryEx(hProcess, // 相关的进程pBlock, // 开始位置&mbi, // 缓冲区sizeof(mbi))==sizeof(mbi) ) { // 大小的确认
// 计算块的结尾及其大小LPCVOID pEnd = (PBYTE) pBlock + mbi.RegionSize;TCHAR szSize[MAX_PATH];:: StrFormatByteSize(mbi.RegionSize, szSize, MAX_PATH) ;
// 显示块地址和大小std :: cout.fill ('0') ;std :: cout<< std :: hex << std :: setw(8) << (DWORD64) pBlock<< "-"<< std :: hex << std :: setw(8) << (DWORD64) pEnd<< (:: strlen(szSize)==7? " (" : " (") << szSize<< ") " ;
// 显示块的状态switch(mbi.State) {case MEM_COMMIT :std :: cout << "Committed" ;break;case MEM_FREE :std :: cout << "Free" ;break;case MEM_RESERVE :std :: cout << "Reserved" ;break;}
// 显示保护if(mbi.Protect==0 && mbi.State!=MEM_FREE) {mbi.Protect=PAGE_READONLY;}ShowProtection(mbi.Protect);
// 显示类型switch(mbi.Type) {case MEM_IMAGE :std :: cout << ", Image" ;break;case MEM_MAPPED:std :: cout << ", Mapped";break;case MEM_PRIVATE :std :: cout << ", Private" ;break;}
// 检验可执行的影像TCHAR szFilename [MAX_PATH] ;if (:: GetModuleFileName ((HMODULE) pBlock, // 实际虚拟内存的模块句柄szFilename, //完全指定的文件名称MAX_PATH)>0) { //实际使用的缓冲区大小
// 除去路径并显示:: PathStripPath(szFilename) ;std :: cout << ", Module: " << szFilename;}std :: cout << std :: endl;
// 移动块指针以获得下一下个块pBlock = pEnd;}}
}
void ShowVirtualMemory() {
// 首先，让我们获得系统信息SYSTEM_INFO si;:: ZeroMemory(&si, sizeof(si) ) ;:: GetSystemInfo(&si) ;
// 使用外壳辅助程序对一些尺寸进行格式化TCHAR szPageSize[MAX_PATH];::StrFormatByteSize(si.dwPageSize, szPageSize, MAX_PATH) ;DWORD dwMemSize = (DWORD64)si.lpMaximumApplicationAddress -(DWORD64) si.lpMinimumApplicationAddress;TCHAR szMemSize [MAX_PATH] ;:: StrFormatByteSize(dwMemSize, szMemSize, MAX_PATH) ;
// 将内存信息显示出来std :: cout << "Virtual memory page size: " << szPageSize << std :: endl;std :: cout.fill ('0') ;std :: cout << "Minimum application address: 0x"<< std :: hex << std :: setw(8)<< (DWORD64) si.lpMinimumApplicationAddress<< std :: endl;std :: cout << "Maximum application address: 0x"<< std :: hex << std :: setw(8)<< (DWORD64) si.lpMaximumApplicationAddress<< std :: endl;std :: cout << "Total available virtual memory: "<< szMemSize << std :: endl ;
}
int main() {
//显示虚拟内存的基本信息ShowVirtualMemory();
// 遍历当前进程的虚拟内存::WalkVM(::GetCurrentProcess());return 0;
}

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