Windows内存管理（1）--分配内核内存 和 使用链表
1. 分配内核内存
Windows驱动程序使用的内存资源非常珍贵，分配内存时要尽量节约。和应用程序一样，局部变量是存放在栈空间中的。但栈空间不会像应用程序那么大，所以驱动程序不适合递归调用或者局部变量是大型数据结构。如果需要大型数据结构，我们可以在堆中申请。
堆中申请的函数有以下几个：
（1）PVOID
ExAllocatePool(
IN POOL_TYPE PoolType,
IN SIZE_T NumberOfBytes
);
（2）PVOID
ExAllocatePoolWithTag(
IN POOL_TYPE PoolType,
IN SIZE_T NumberOfBytes,
IN ULONG Tag
);
（3） PVOID
ExAllocatePoolWithQuota(
IN POOL_TYPE PoolType,
IN SIZE_T NumberOfBytes
);
（4）PVOID
ExAllocatePoolWithQuotaTag(
IN POOL_TYPE PoolType,
IN SIZE_T NumberOfBytes,
IN ULONG Tag
);
PoolType:是个枚举变量，如果此值为NonPagedPool，则分配非分页内存。如果此值为PagedPool，则分配的内存为分页内存。
NumberOfBytes：是分配的内存大小，最好是4的整数倍。
返回值是分配的内存地址，一定是内核模式下的地址。如果返回0，则代表分配失败。
将分配的内存进行回收的函数如下：
（1）VOID
ExFreePool(
IN PVOID P
);
（2）NTKERNELAPI
VOID
ExFreePoolWithTag(
IN PVOID P,
IN ULONG Tag
);
2. 在驱动中使用链表
在驱动程序开发中，经常要使用链表这种数据结构。DDK为用户提供两种链表的数据结构，简化了对链表的操作。
下面主要讲的是双向链表。
（1）链表结构
DDK提供了标准的双向链表。双向链表可以将链表形成一个环。BLINK指针指向前一个元素。FLINK指针指向下一个元素。
DDK提供的双向链表的数据结构如下：
typedef struct _LIST_ENTRY {
struct _LIST_ENTRY *Flink;
struct _LIST_ENTRY *Blink;
} LIST_ENTRY, *PLIST_ENTRY;
（2）链表初始化
每个双向链表都是以一个链表头作为链表的第一个元素。初次使用链表头需要进行初始化。主要是将链表头的FLINK和BLINK两个指针指向自己。表示链表头所代表的链是空链。
链表头初始化函数如下：
VOID
InitializeListHead(
IN PLIST_ENTRY ListHead
);
BOOLEAN
IsListEmpty(
IN PLIST_ENTRY ListHead
);
上面定义的链表头只有前后指针而没有数据元素。因此我们需要自己定义链表中每个元素的数据类型。并将LIST_ENTRY结构作为自定义结构的一个子域。LIST_ENTRY的作用就是将自定义数据结构串成一个链表。
例如：
typedef struct _MYDATASTRUCT{
LIST_ENTRY ListEntry;
ULONG x;
ULONG y;
}MYDATASTRUCT,*PMYDATASTRUCT;
（3）插入删除链表元素
从链表头部插入：
VOID
InsertHeadList(
IN PLIST_ENTRY ListHead,
IN PLIST_ENTRY Entry
);
用法如下：
InsertHeadList(&head, &mydata->ListEntry);
其中，head是LIST_ENTRY结构的链表头，mydata是自定义的数据结构。
从链表尾部插入：
VOID
InsertTailList(
IN PLIST_ENTRY ListHead,
IN PLIST_ENTRY Entry
);
从链表中删除：
PLIST_ENTRY
RemoveHeadList(
IN PLIST_ENTRY ListHead
);
PLIST_ENTRY
RemoveTailList(
IN PLIST_ENTRY ListHead
);
这两个函数返回的是从链表删除下来的元素中的LIST_ENTRY子域。当我们想获得用户自定义数据结构的指针时，有两种情况：
（1） 自定义数据结构的第一个字段就是LIST_ENTRY结构，如下：
typedef struct _MYDATASTRUCT{
LIST_ENTRY ListEntry;
ULONG x;
ULONG y;
}MYDATASTRUCT,*PMYDATASTRUCT;
这时，要得到自定义的数据结构可以如下：
PLIST_ENTRY pEntry = RemoveHeadList（&head）；
PMYDATASTRUCT pMyData = （PMYDATASTRUCT）pEntry；
（2） 自定义数据结构的第一个字段就不是LIST_ENTRY结构，如下：
typedef struct _MYDATASTRUCT{
ULONG x;
ULONG y;
LIST_ENTRY ListEntry;
}MYDATASTRUCT,*PMYDATASTRUCT;
此时，前面的方法就是错误的，我们可以使用DDK为我们提供的一个宏
PCHAR
CONTAINING_RECORD(
IN PCHAR Address,
IN TYPE Type,
IN PCHAR Field
);
要得到自定义的数据结构可以如下：
PLIST_ENTRY pEntry = RemoveHeadList（&head）；
PMYDATASTRUCT pMyData =
CONTAINING_RECORD（pEntry， MYDATASTRUCT, ListEntry）；
注意：DDK建议无论自定义数据结构的第一个字段是否为LIST_ENTRY结构，最好都使用CONTAINING_RECORD宏得到自定义数据结构的指针。
测试代码：
typedef struct _MYDATASTRUCT{
ULONG number;
LIST_ENTRY ListEntry;
}MYDATASTRUCT, *PMYDATASTRUCT;
#pragma INITCODE
VOID LinkListTest()
{
KdPrint(("进入双向链表测试函数！\n"));
LIST_ENTRY ListHead;
InitializeListHead(&ListHead);
PMYDATASTRUCT pData;
ULONG i;
KdPrint(("开始往链表中插入数据！\n"));
for (i=1; i<=10; i++)
{
pData = (PMYDATASTRUCT)ExAllocatePool(PagedPool, sizeof(MYDATASTRUCT));
pData->number = i;
InsertHeadList(&ListHead, &pData->ListEntry);
}
KdPrint(("插入数据完毕！\n"));
KdPrint(("-----------------------------------------------------------------\n"));
KdPrint(("开始删除链表中的数据！\n"));
while(!IsListEmpty(&ListHead))
{
PLIST_ENTRY pListEntry = RemoveHeadList(&ListHead);
pData = CONTAINING_RECORD(pListEntry, MYDATASTRUCT, ListEntry);
KdPrint(("Remove %d element.\n", pData->number));
ExFreePool(pData);
}
KdPrint(("删除链表中的数据完毕！\n"));
KdPrint(("-----------------------------------------------------------------\n"));
}
