C++ 框架中虚拟内存的原理和应用

原理：虚拟内存通过将物理内存分页并按需加载页面来实现，使用算法选择要驱逐的页面。应用：防止多个进程同时访问同一块物理内存。允许进程使用比物理内存更大的地址空间。简化内存管理，特别是动态内存分配。实战案例：使用 c++++ 标准库中的 vector 类时，即使元素一开始没有加载到内存中，虚拟内存也允许向量使用比物理内存更大的地址空间。页面会在需要访问时才从磁盘加载到内存中。

C++ 框架中虚拟内存的原理和应用

原理

虚拟内存是一种计算机系统用来管理物理内存和虚拟地址空间的技术。在 C++ 框架中，虚拟内存通过以下方式实现：

• 寻址空间分页：虚拟内存将物理内存划分为称为页面的固定大小块。每个进程都有自己独立的虚拟地址空间，由许多页面组成。
• 需求分页：当进程访问一个不在内存中的页面时，会发生一个错误。操作系统会将此页面从磁盘加载到内存中，并更新页表以映射虚拟地址和物理地址。
• 页面置换：当物理内存不足时，操作系统必须选择要从内存中驱逐的页面。使用各种算法（例如 LRU、FIFO）选择要置换的页面。

应用

虚拟内存的主要应用包括：

• 防止多个进程同时访问同一块物理内存。
• 允许进程使用比物理内存更大的地址空间。
• 简化内存管理，特别是动态内存分配。

实战案例：

使用 C++ 标准库中 vector 类来演示虚拟内存：

#include <vector>

int main() {
    // 创建一个包含 1000 万个元素的向量
    std::vector<int> vec(10000000);

    // 遍历向量并访问每个元素
    for (auto& element : vec) {
        element = 1;
    }

    return 0;
}