Wie interagiert die C++-Speicherverwaltung mit dem Betriebssystem und dem virtuellen Speicher?

C++-Speicherverwaltung interagiert mit dem Betriebssystem, verwaltet physischen und virtuellen Speicher über das Betriebssystem und weist Programmen effizient Speicher zu und gibt ihn frei. Das Betriebssystem unterteilt den physischen Speicher in Seiten und ruft die von der Anwendung angeforderten Seiten nach Bedarf aus dem virtuellen Speicher ab. C++ verwendet die Operatoren new und delete, um Speicher zuzuweisen und freizugeben, indem es Speicherseiten vom Betriebssystem anfordert bzw. zurückgibt. Wenn das Betriebssystem physischen Speicher freigibt, verlagert es weniger genutzte Speicherseiten in den virtuellen Speicher.

Wie die C++-Speicherverwaltung mit dem Betriebssystem und dem virtuellen Speicher interagiert

In C++ umfasst die Speicherverwaltung das Zuweisen und Freigeben von Speicher, der von einem Programm verwendet wird. Es interagiert eng mit dem Betriebssystem und dem virtuellen Speicher, um eine effiziente und vorhersehbare Programmausführung zu ermöglichen.

Speicherverwaltung im Betriebssystem

Das Betriebssystem ist für die Verwaltung des physischen Speichers des Computers verantwortlich. Es unterteilt den Speicher in Seiten, die normalerweise 4 KB groß sind. Anwendungen fordern Speicher vom Betriebssystem in Seiteneinheiten an. Wenn eine Anwendung eine Speicherseite anfordert, die sich nicht im physischen Speicher befindet, holt das Betriebssystem sie aus dem virtuellen Speicher auf der Festplatte.

Virtueller Speicher

Virtueller Speicher ist ein auf der Festplatte zugewiesener Speicherplatz zum Speichern von Speicherseiten, die sich derzeit nicht im physischen Speicher befinden. Wenn das Betriebssystem physischen Speicher freigeben muss, verlagert es weniger genutzte Speicherseiten in den virtuellen Speicher. Dadurch wird physischer Speicher für andere Programme mit hoher Priorität verfügbar, die ihn benötigen.

C++-Speicherverwaltung

C++ bietet eine Bibliotheksfunktion new und delete zum Zuweisen und Freigeben von Speicher. Der new-Operator fordert eine Speicherseite vom Betriebssystem an, und der delete-Operator gibt den Speicher frei und gibt ihn an das Betriebssystem zurück. new 和 delete，用于分配和释放内存。new 操作符会从操作系统请求一个内存页，delete 操作符会释放内存并将其归还操作系统。

与操作系统和虚拟内存的交互

当程序使用 new 操作符分配内存时，操作系统会检查物理内存中是否有可用的页面。如果没有可用的页面，操作系统会从虚拟内存中调入一个页面。当程序使用 delete 操作符释放内存时，操作系统会将内存页标记为可用，然后按照需要将其交换到虚拟内存中。

实战案例：虚拟内存使用示例

以下代码示例演示了如何使用 C++ 和虚拟内存：

#include <iostream>

int main()
{
  // 分配 100 MB 内存
  char *array = new char[1024 * 1024 * 100];

  // 使用分配的内存

  // 释放内存
  delete[] array;

  return 0;
}

在这个示例中，代码使用 new 操作符分配 100 MB 的内存。由于一次分配如此大量的内存很可能导致物理内存不足，因此操作系统必须从虚拟内存中调入几个页面。然后，代码使用分配的内存，最后使用 delete

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