Windows内存监视器设计与实现：API与数据结构探索

本篇实验报告由张惟振撰写，学号1120170117，针对操作系统课程设计，主题为“内存监视”。实验目的是让学生深入理解Windows存储器管理机制和请求调页技术，通过实践掌握Windows内存结构、系统地址空间布局和物理内存使用情况。 在实验内容方面，设计了一款内存监视器，它可以实时显示系统内存使用情况，包括系统地址空间布局、物理内存占用，以及进程的虚拟地址空间布局、工作集信息等关键指标。该工具利用了Windows系统提供的多种API函数来获取所需信息。 首先，软件环境是Windows 10操作系统，版本号为1909，硬件配置为Intel Core i5-7200U处理器。实现过程中，关键的编程策略如下： 1. **性能信息获取**：使用`GetPerformanceInfo()`函数，返回一个`PERFORMANCE_INFORMATION`结构体，用于收集系统的性能指标。 2. **内存信息获取**：通过`GlobalMemoryStatusEx()`函数，获取`MEMORYSTATUSEX`结构体，提供了关于物理内存和虚拟内存的实时状态。 3. **系统信息获取**：借助`GetSystemInfo()`函数，获取`SYSTEM_INFO`结构体，了解计算机系统的具体信息。 4. **进程信息获取**：使用`CreateToolhelp32Snapshot()`创建进程快照，配合`Process32First()`和`Process32Next()`函数遍历进程，以获取每个进程的详细信息。 5. **进程虚拟地址空间分析**：通过`VirtualQueryEx()`函数，对程序地址空间进行遍历，查询内存块的地址、大小、状态和类型等信息，实现对进程虚拟地址空间的可视化展示。 其中涉及到的数据结构如`PERFORMANCE_INFORMATION`、`MEMORYSTATUSEX`和`SYSTEM_INFO`，它们分别封装了系统性能、内存状态和计算机硬件信息。这些Windows API的使用，展示了如何通过底层接口与操作系统交互，获取和处理内存管理相关的数据。 通过这个实验，学生不仅提升了编程技能，还加深了对Windows内存管理机制的理解，为今后处理大型应用程序或系统优化打下了坚实的基础。