nt内核里的堆管理(3)：RtlFreeHeap

有了前面的介绍，堆管理的大体框架已经清楚了，但为了使内容完整，我们还是需要看看释放内存时具体都干了些什么。gussing.cnblogs.com

函数RtlFreeHeap接受一个PVOID的参数作为内存地址，却不需要指定内存的大小。这是一个很有趣的地方，malloc，HeapAlloc等申请内存的函数都会指定所需内存的大小，但相应的free函数和HeapFree函数都不需要指定大小。我在面试应聘者的时候很喜欢问这个问题：请问为什么不需要指定就可以释放正确大小的内存？很遗憾照着我的统计数据，9成以上的人回答不出来，这9成里面又有9成压根就没去想过这些问题，也不知道是不乐意，不屑与，还是不舍得去关心。个人认为作为IT从业人员，不管是铁了心要一直当码工也好还是有更高的最求也罢，即使是出于职业道德的考虑偶尔也是要去了解下代码背后的秘密的。偏题了，让我们继续说正题吧。gussing.cnblogs.com

如上面所说，RtlFreeHeap函数接受PVOID类型的函数地址却不需要内存大小，那它如何确定本次需要释放多大内存呢？答案就是：每次申请到的内存都有带一个管理头，里面有指定本内存块的大小gussing.cnblogs.com

返回给用户的内存块，是管理头之后的部分，也就是说，每次内存分配的时候实际分配的大小比所要求的要大。考虑到c runtime也有自己的堆管理器，这部分额外内存可能会不小。free函数和RtlFreeHeap函数就是从这些额外的管理区域里读出内存块大小的。gussing.cnblogs.com

RtlFreeHeap函数接收到用户内存的地址后，做的第一件事情就是将地址往前移8字节，指到内存块的管理头BusyBlock。然后检查内存的完整性，比如有没有溢出之类，具体是检查BusyBlock地址的末3未，因为堆申请是以8字节为单位的，所以末3位一定都是0，否则就是被破坏了，需要理解抛异常通知进程。实际的溢出检测比这个复杂多，暂且不谈。经过一些个检测后，堆管理器认为本次操作安全，可以继续下去，于是又根据BusyBlock->Size进行的分情况处理又开始了，需要注意的是BusyBlock->Size是以8为单位的内存区域的数量，就是上一次所说的index：

• BusyBlock->flag & HEAP_ENRY_VIRTUAL_ALLOC不为0:gussing.cnblogs.com

表明此堆块是直接从虚存里申请出来的，需要直接调用ZwFreeVirtualMemory函数释放，并从VirtualAllocBlock队列里移除相应的项。否则：

• BusyBlock->Size小于128gussing.cnblogs.com

先检测LookAsideList是否为空，不为空则插入到LookAsideList[BusyBLock->Size]中去。若为空，则搜索FreeList[BusyBlock->Size]队列，看此队列中时候有其他block，若有则取出，与BusyBlock合并，合并完后重新根据BusyBlock->Size大小分类进行。之所以要与旧block合并，是为了最大限度的减少内存碎片。

• 128 <=BusyBlock->Size< 512gussing.cnblogs.com

普通的FreeList已经没法容纳这么大的堆块了，所以需要插入到FreeList[0]中去。

• BusyBlock->Size >=512 且堆中记录的总空闲大小没有达到64KBgussing.cnblogs.com

将BusyBlock分块，分别插入到相应的FreeList里去

• BusyBlock->Size >=512 且堆中记录的总空闲大小超过了64KBgussing.cnblogs.com

堆里已经积累了太多内存，需要调用RtlpDeCommitFreeBlock，释放虚存。RtlpDeCommitFreeBlock函数会把BusyBlock里占满一整个page的内存释放掉，余下的还是放回到堆管理器里去。如下图：

区域2，3，4能占满一整个page所以释放，1和5放回到堆管理器里。这么做的原因是虚存的申请和释放都是以page为单位的，这是最小粒度。

到这里为止，堆的申请和释放都完了。要完整了解堆管理器至少还需要看RtlCreateHeap和RtlDeleteHeap两个函数，有兴趣的同学可以自行围观ReactOS相关代码。