C++ 内存管理如何与操作系统和虚拟内存交互？

C 内存管理与操作系统交互，通过操作系统管理物理内存和虚拟内存，为程序高效分配和释放内存。操作系统将物理内存划分为页面，并按需从虚拟内存中调入应用程序请求的页面。C 使用 new 和 delete 运算符分配和释放内存，分别向操作系统请求内存页并将其返回。操作系统在释放物理内存时，将较少使用的内存页交换到虚拟内存中。

C 内存管理如何与操作系统和虚拟内存交互

在 C 中，内存管理涉及分配和释放程序使用的内存。它与操作系统和虚拟内存密切交互，以提供高效且可预测的程序执行。

操作系统中的内存管理

操作系统负责管理计算机的物理内存。它将内存划分为页面，通常大小为 4KB。应用程序以页为单位向操作系统请求内存。当应用程序请求的内存页不在物理内存中时，操作系统会将其从磁盘上的虚拟内存中调入。

虚拟内存

虚拟内存是在硬盘上分配的一块空间，用于存储当前未在物理内存中的内存页。当操作系统需要释放物理内存时，它会将较少使用的内存页交换到虚拟内存中。这使得物理内存可以用于其他需要它的高优先级程序。

C 的内存管理

C 提供了一个库函数 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 操作符释放它。

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