《Windows系统编程》——内存基础与相关结构 笔记

课堂笔记

WINAPI学习

在这堂课也有点摸清楚一些规律了，WINAPI 中的一些结构体，除了定义结构体本身以外还会定义它的指针类型，一般在该变量类型名前加上前缀 lp（LP）。

GetSystemInfo

GetSystemInfo 函数用于获取系统信息，传入参数位 SYSTEM_INFO *，没有返回值，获取的系统信息通过 SYSTEM_INFO 结构体返回，结构体定义如下。

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typedef struct _SYSTEM_INFO {
    union {
        DWORD dwOemId;          // Obsolete field...do not use
        struct {
            WORD wProcessorArchitecture;
            WORD wReserved;
        } DUMMYSTRUCTNAME;
    } DUMMYUNIONNAME;
    DWORD dwPageSize;
    LPVOID lpMinimumApplicationAddress;
    LPVOID lpMaximumApplicationAddress;
    DWORD_PTR dwActiveProcessorMask;
    DWORD dwNumberOfProcessors;
    DWORD dwProcessorType;
    DWORD dwAllocationGranularity;
    WORD wProcessorLevel;
    WORD wProcessorRevision;
} SYSTEM_INFO, *LPSYSTEM_INFO;

其中

  • dwPageSize 为内存页大小
  • lpMinimumApplicationAddress 为进程可用的最小内存地址
  • lpMaximumApplicationAddress 为进程可用的最大内存地址

...

我们可以通过调试手段方便地查看结构体各个成员

MemoryStatusEx

MemoryStatusEx 函数用于获取当前电脑内存信息。传入参数类型为 LPMEMORYSTATUSEX，也就是 MEMORYSTATUSEX * 类型。这个类型的结构体定义如下：

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typedef struct _MEMORYSTATUSEX {
    DWORD dwLength;
    DWORD dwMemoryLoad;
    DWORDLONG ullTotalPhys;
    DWORDLONG ullAvailPhys;
    DWORDLONG ullTotalPageFile;
    DWORDLONG ullAvailPageFile;
    DWORDLONG ullTotalVirtual;
    DWORDLONG ullAvailVirtual;
    DWORDLONG ullAvailExtendedVirtual;
} MEMORYSTATUSEX, *LPMEMORYSTATUSEX;

除了 dwLength 外，第一个参数就是 dwMemoryLoad，它告诉了我们当前物理内存占用情况，也就是我们任务管理器看到的内存占用百分比，写一个程序输出就会发现它与任务管理器上显示的信息一致。

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#include<windows.h>
#include<stdio.h>
int main() {
    SYSTEM_INFO info = { 0 };
    GetSystemInfo(&info);
    printf("PAGESIZE:%d\n", info.dwPageSize);
    MEMORYSTATUSEX MemoryInfo = { sizeof(MEMORYSTATUSEX) };
    GlobalMemoryStatusEx(&MemoryInfo);
    printf("Memory Status: %d%%\n", MemoryInfo.dwMemoryLoad);
}

运行结果：

剩下的成员

  • ullTotalPhys：实际物理内存量
  • ullAvailPhys：可使用的物理内存量
  • ullTotalPageFile：当前系统已提交的内存限制
  • ullAvailPageFile：当前系统可以提交的最大内存量
  • ullTotalVirtual：调用进程的虚拟空间的用户内存大小
  • ullAvailVirtual：当前用户空间没有提交的内存
  • ullAvailExtendedVirtual：保留，始终为0

还是用以上的方式去获取结构信息，调试查看结构体成员。

GetProcessMemoryInfo

用于获取进程的一个内存信息，用到这个 api 需要包含 Psapi.h。第一个参数为 HANDLE 类型，也就是我们获取的进程的句柄，第二个参数是一个结构体，用于接收返回的信息，第三个参数是该结构体的大小。

  • PeakWorkingSetSize 是该进程创建以来使用的内存大小（peak表示顶峰）。
  • WorkingSetSize 是该进程当前使用的内存大小。

那么我们获取当前进程所使用的内存信息就像下面一样获取。

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PROCESS_MEMORY_COUNTERS psmemCounters;
GetProcessMemoryInfo(GetCurrentProcess(), &psmemCounters, sizeof(PROCESS_MEMORY_COUNTERS));

VirtualAlloc

用于为本进程分配内存。第一个参数为分配内存的地址，填 NULL 表示让操作系统自己分配，第二个参数就是我们要分配的内存的大小，第三个参数是内存的属性，一般我们传入 MEM_COMMIT 即可，它的作用是为指定的保留内存页面分配内存费用（来自内存的总大小和磁盘上的页面文件）该函数还保证当调用者稍后最初访问内存时，内容将为零，除非/直到实际访问虚拟地址，否则不会分配实际的物理页面，第四个参数是内存的保护属性，就是读写执行那些的，实际上它有以下那么多属性

返回值为一个地址指针。

VirtualFree

用于为本进程释放内存，第一个参数为释放内存的起始地址，第二个参数为 size，但是通常情况下我们只有传 0 才能成功释放，传其他值不能够释放。第三个参数我们就给 MEM_REALEASE，表示释放这个内存。

其实释放这个内存的函数，两个参数都是固定的。

关于这个参数的解释可以去看 msdn，有详细说明。

VirtualQuery

查询内存页面的属性，第一个参数为内存地址，第二个参数为接受内存信息的结构体指针，第三个参数为结构体大小。

结构体定义如下

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typedef struct _MEMORY_BASIC_INFORMATION {
    PVOID BaseAddress;
    PVOID AllocationBase;
    DWORD AllocationProtect;
#if defined (_WIN64)
    WORD   PartitionId;
#endif
    SIZE_T RegionSize;
    DWORD State;
    DWORD Protect;
    DWORD Type;
} MEMORY_BASIC_INFORMATION, *PMEMORY_BASIC_INFORMATION;
  • BaseAddress：内存基地址
  • AllocationBase：申请区域的基地址
  • AllocationProtect：内存保护属性，读写执行那些的
  • RegionSize：区域的大小
  • State：页面的状态
  • Protect：区域中页面的访问保护
  • Type：页面类型

VirtualProtect

更改内存页保护属性，第一个参数为该内存页地址，第二个参数为大小，第三个参数为要设置的保护属性，第四个参数用于接收该内存页原属性。

总结

以上 Virtual 开头的 api 均有 Ex 模式， Ex 模式表示在别的线程当中进行对应的操作。不过事先我们要先获取进程句柄，并且 给上 PROCESS_ALL_ACCESS 的权限。

这节课也就是学习了一些内存相关 API 的使用，算打点基础吧，本节课写的代码：

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#include<windows.h>
#include<stdio.h>
#include<Psapi.h>
int main() {
    SYSTEM_INFO info = { 0 };
    GetSystemInfo(&info);
    printf("PAGESIZE:%d\n", info.dwPageSize);
    MEMORYSTATUSEX MemoryInfo = { sizeof(MEMORYSTATUSEX) };
    GlobalMemoryStatusEx(&MemoryInfo);
    printf("Memory Status: %d%%\n", MemoryInfo.dwMemoryLoad);
    PROCESS_MEMORY_COUNTERS psmemCounters;
    GetProcessMemoryInfo(GetCurrentProcess(), &psmemCounters, sizeof(PROCESS_MEMORY_COUNTERS));

    LPVOID buffer=VirtualAlloc(NULL, 0x1000, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
    if (buffer == NULL) {
        printf("alloc fail");
        exit(0);
    }
    RtlZeroMemory(buffer, 0x1000);
    VirtualFree(buffer, 0, MEM_RELEASE);
    MEMORY_BASIC_INFORMATION lpbuffer = { 0 };
    VirtualQuery(buffer, &lpbuffer, sizeof(MEMORY_BASIC_INFORMATION));
    system("pause");
}