В чём разница между LocalAlloc и GlobalAlloc?

Это перевод What was the difference between LocalAlloc and GlobalAlloc? Автор: Реймонд Чен.

Когда-то во времена 16-ти битных Windows разница была огромной.

В 16-ти битных Windows доступ к памяти получали через значения, называемые "селекторами" ("selectors"), каждый из которых позволял адресовать память до 64 Кб. Существовал селектор по-умолчанию, который назывался "селектором данных" ("data selector"); операции с так называемыми "ближними указателями" ("near pointers") осуществлялись относительно селектора данных. Например, если у вас был ближний указатель p со значением $1234 и ваш селектор данных был $012F, то тогда, когда вы писали p^, вы получали доступ к памяти по адресу 012F:1234 (когда вы объявляли указатель, он по-умолчанию считался ближним. Вам нужно было явно приписывать far, чтобы указать, что вам нужен дальний указатель).

Важный момент: ближние указатели всегда относительны к селектору, обычно: к селектору данных.

Функция GlobalAlloc выделяет селектор, который может быть использован для доступа к запрошенному вами количеству памяти (а если вы попросите выделить вам больше 64 Кб памяти, то произойдёт нечто волнующее, что, впрочем, сейчас не важно). Вы можете получить доступ к памяти по этому селектору через "дальний указатель" ("far pointer"). "Дальний указатель" - это селектор, соединённый с ближним указателем (не забывайте: ближний указатель относителен к селектору; когда вы соединяете ближний указатель с соответствующим ему селектором, вы получаете дальний указатель).

Каждый экземпляр (instance) программы и DLL имеет свой собственный селектор данных, известный как HINSTANCE, который я описывал ранее. Селектор данных по-умолчанию для кода в программе был HINSTANCE этого экземпляра программы; селектор данных по-умолчанию для DLL был HINSTANCE этой DLL. Поэтому, если у вас был ближний указатель p, то разыменовывая его как p^ из кода программы, вы получали доступ к памяти относительно HINSTANCE экземпляра программы. Если вы разыменовывали его в DLL, то вы получали память, относительно HINSTANCE вашей DLL.

Память, на которую ссылается селектор по-умолчанию, может быть превращена в "локальную кучу" ("local heap") вызовом функции LocalInit. Инициализация локальной кучи обычно была одной из первых вещей, которые делала программа или DLL при запуске (для DLL это было обычно единственной вещью, которую она делала при загрузке!). Когда у вас есть локальная куча, вы можете вызывать LocalAlloc для выделения из неё памяти. Функция LocalAlloc возвращала ближний указатель, относительный к селектору по-умолчанию, так что если вы вызывали её из программного модуля, она выделяла память для HINSTANCE программы; если вы вызывали её из DLL, она выделяла память из HINSTANCE DLL.

Если вы были сообразительны, вы могли понять, что вы можете использовать LocalAlloc для выделения памяти из других блоков, не только из HINSTANCE. Всё, что вам нужно было для этого сделать, так это изменить ваш селектор по-умолчанию на селектор для памяти, выделенной через GlobalAlloc, вызвать функцию LocalAlloc, а затем восстановить селектор по-умолчанию. Это давало вам ближний указатель, относительный к чему-то, отличному от селектора по-умолчанию, что было очень страшной вещью. Но если вы были умны и аккуратно всё делали, то вы могли избежать неприятностей.

Заметьте, что в 16-ти битных Windows, функции LocalAlloc и GlobalAlloc были совершенно различными! LocalAlloc возвращала ближний указатель, в то время как GlobalAlloc вообще возвращала селектор.

Указатели, которые вы хотели передавать между модулями, должны были иметь вид "дальних указателей", потому что у каждого модуля был свой селектор по-умолчанию. Если вы хотели передать владение памятью в другой модуль, вам нужно было использовать GlobalAlloc, потому что это позволяло вызывающему использовать потом вызов GlobalFree для его освобождения (вызывающий не мог использовать LocalFree, потому что LocalFree работает в локальной куче, которая будет кучей вызывающего - это не то же самое, что ваша куча).

Эта историческая разница между локальной и глобальной памятью до сих пор остаётся в Win32. Если у вас есть функция, которая пришла из 16-ти битных Windows, и она передаёт право на память, то она будет работать со значениями типа HGLOBAL. Классическим примером таких функций являются функции буфера обмена (clipboard). Если вы размещаете блок памяти в буфере обмена, он должен быть выделен через HGLOBAL, потому что вы передаёте память буферу обмена, и он вызовет GlobalFree, когда эта память станет ему не нужна. Память, передаваемая через STGMEDIUM, принимает форму HGLOBAL по той же причине.

Даже в Win32, вам нужно быть осторожными и не перепутать локальную кучу и глобальную. Память, выделенная в одной, не может быть освобождена в другой. Хотя функциональные различия в основном исчезли; и семантика к этому моменту практически идентична. Все странности по ближним и дальним указателям тоже исчезли при переходе к Win32. Но функции локальной и глобальной куч, тем не менее, остаются двумя различными и не связанными интерфейсами куч.

Я собираюсь потратить несколько записей на описание возможностей 16-ти битного менеджера памяти. Хотя сегодня вам не нужно знать их, имея перед собой историю, вы можете понять некоторые подводные камни менеджера памяти Win32. Сегодня мы уже чуть-чуть увидели это, когда логика 16-ти битного менеджера памяти установила правила для буфера обмена.

Читать далее: В чём разница между SHGetMalloc, SHAlloc, CoGetMalloc и CoTaskMemAlloc?