Windows 記憶體分配全攻略：從 Heap 到 Virtual Memory 與除錯技巧

四大記憶體分配 API 體系

在 Win32/MFC 開發中，可選擇四種層級的記憶體管理 API，各有適用場景：

1. Win32 Heap API（推薦通用首選）

每個行程擁有預設堆疊，亦可建立私有堆疊（HeapCreate）。特點：

• HeapAlloc 分配固定位址、不可移動記憶體。
• 支援細粒度大小分配，效能優於 VirtualAlloc。
• HeapFree/HeapDestroy 釋放/銷毀。

2. Global/Local API（僅為相容性保留）

Win32 平坦記憶體模型下 GlobalAlloc 與 LocalAlloc 行為一致。僅為 16 位元程式移植保留，新開發不建議使用。

3. C 執行期庫（CRT）函式

• malloc/free、calloc、realloc 等標準函式。
• 底層映射至 Heap API，分配記憶體同樣不可移動。
• 除錯版本： malloc_dbg 等支援記憶體洩漏偵測、緩衝區覆寫檢查、分配堆疊追蹤。

4. Virtual Memory API（底層、大塊、特殊需求）

以 4KB 頁為單位，直接操作位址空間：

• VirtualAlloc/VirtualFree：保留/認交記憶體區域，支援 MEM_RESERVE（保留位址空間不佔實體頁）、MEM_COMMIT（認交實體頁）、PAGE_READWRITE 等保護屬性。
• VirtualProtect：動態改變頁面存取保護（如實現 JIT 編譯、守衛頁）。
• VirtualQuery：查詢位址區域狀態（免費/保留/認交、保護屬性、類型）。
• VirtualLock/VirtualUnlock：鎖定頁面於實體記憶體，防止分頁至磁碟（需特權）。

C++ new/delete 與 MFC 除錯支援

MFC 在 Debug 版重載 new 運算子，自動記錄檔案名、行號、分配序號，配合 CMemoryState 差異比較，可精準定位記憶體洩漏：

CMemoryState oldMem, newMem, diffMem;
oldMem.Checkpoint();
// ... 執行測試程式碼 ...
newMem.Checkpoint();
if (diffMem.Difference(oldMem, newMem))
    diffMem.DumpStatistics(); // 輸出洩漏統計

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