1、内存的结构
cpu的寄存器-》cpu和内存之间的cache-》内存-》内存和硬盘之间的cache-》硬盘
因为cpu的运算和处理速度非常快，远远大于内存的读取速度，所以cpu要处理的数据存在寄存器上，寄存器的读取速度和cpu同步但价格昂贵，所以寄存器和内存之间有一层cache缓存，磁盘和内存之间同理。
磁盘和内存之间的缓存由内存提供，寄存器和内存之间的缓存是单独一层。
2、内存的分配方式
1）连续的内存分配
（1）单一内存连续分配
（2）固定分区分配
（3）动态分区分配
动态分区分配的结构：
1）空闲分区表：一张表记录了所有空闲分区的情况
2）空闲分区链：双向链表连接了所有的空闲分区，链尾有标记位，记录是否空闲
动态分区分配算法：
1）首次适应算法
每次从链首开始查找，找到一块能放下的空间放入，多的空间继续留用
优点：能在链尾留下一些大空间
缺点：首部分会留下很多小的内存碎片，每次从首部开始遍历，浪费时间
2）最佳适应算法
把空间按大小排序，每次从最大的空间开始排，如果放的下就放入
优点：速度快，留下的内存碎片少
缺点：不适合大文件的放入，因为优先把大空间用掉了
3）最坏适应算法
把空间从小到大排序，然后遍历链表，找到第一个能放进去的空间放进去
优点：每次放入最合适的空间，保留大空间
缺点：留下很多小的内存碎片
4）最快适应算法
为每个分区做一个索引，记录了分区的大小和位置，每次直接匹配最合适的空间，而且不对空闲区造成分割，保留大空间同时不产生碎片
优点：速度快，迅速找到合适的内存放入，不对分区分割，不产生碎片
缺点：归还复杂，开销大。每个分区只有一个进程，浪费空间。
内存的回收：如果附近有空闲区域，则和该区域合并，选一个首地址，如果周围不存在空闲区，则为其建单独表项
内存碎片的合并：
1）合并碎片，把程序紧凑在一起，移动的过程中程序要中断
2）寄存器重定位，将几个零碎的碎片用一个寄存器记录，每次用完上段，通过寄存器定位下段内存地址，这样实现了零碎内存的利用
固定分配限制了进程的数量，而且降低了内存的利用率，动态分配算法复杂，回收空闲分区合并时，系统开销很大
2）离散内存
（1）页式管理
将一个进程的逻辑地址空间分成若干个大小相等的页。每个分页包括一个页号和偏移量，由一个统一的页表管理。
将逻辑地址转换为物理地址，通过一个寄存器实现，每个页表对应一个寄存器，为了节约寄存器数量，可以用多级页表管理。
优点：没有外碎片，内碎片大小不超过页的大小。
缺点：程序全部装入内存，要求有相应的硬件支持。
（2）段式管理
段式管理把程序按内容或者过程函数关系划分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或者进程所包含的段对应一个二维线性虚拟空间。
优点：可以分别编写和编译，针对不同类型的段可以采取不同的保护，还能对一些段实现内存共享。
缺点：产生碎片较多。
（3）段页式管理
系统为每个作业或者进程简历一张段表以管理内存分配和释放，缺段处理，另外由于一个段又被分为若干页，每个段还要简历一张页表把段中的虚页变换成内存中实际的页面。
有了页式和段式管理的优点，但是程序的复杂性和开销也增加了，使得执行速度下降。
3、虚拟内存
虚拟内存的概念：没必要每次把一个作业的所有信息放到内存里，可以把用到的放到内存里，没用到的放到虚拟内存里，需要用的时候再置换
硬件支持：分页请求，分段请求，段页式请求，需要分页，分段的硬件
内存分配策略：
（1）固定分配，局部置换
每个作业分配一样的物理内存，不够的时候，置换该内存里的资源
（2）可变分配全局置换
每个作业不固定分配，用多少分配多少，不够的时候随机找空闲的，替换掉虚拟内存里要用的数据
（3）可变分配局部置换
每个作业初始固定分配一部分内存，不够置换虚拟内存里的，缺页率大就加物理内存分配，缺页率少的就减少物理内存分配
页面置换算法：
（1）最佳置换算法（Optimal）
理想情况，不可能实现，将内存里未来最长时间要访问的数据和虚拟内存里要用的数据置换
（2）先进先出算法（FIFO）
将先进内存的数据先和虚拟内存里要用的数据替换
（3）LRU算法
将最近的数据里最久未被使用的和虚拟内存里的数据替换
1）寄存器的实现
为每个页面配一个移位寄存器，比如8位的，每次读取就是1000000，然后每次读取数据不是本数据就向右移动一位，最后需要置换的时候，置换最小的那个数据
2）栈的实现
将读到的数据移动到栈顶，每次需要调换的时候，调换栈底的数据。
（4）简单Clock置换算法
把内存里所有的页面用指针连成一个循环队列，每次读到的时候设为1，没读到设为0，如果指针指到0的，就置换。等于是FIFO和LRU的简化结合。
（5）复杂Clock置换算法
考虑到内存如果已经被修改，放到磁盘的时候要重新写入，消耗更大。所以判断增加了一个评级。
替换优先级-》未被访问且未修改的优先替换，然后是未被访问且修改，然后是访问未被修改，然后是访问且修改。
（6）最少使用置换算法（LFU）
用移位寄存器记录使用频率。将使用频率最低的优先置换。
4、程序如何装进内存
代码链接以后，先装入模块，再装入程序，最后放进内存里
1）动态链接
动态链接分两种，装入时动态链接和运行时动态链接
装入时动态链接是dll，在程序装入内存时放到内存里
运行时动态链接，在运行时用到了再去查找，这样平时更省内存，但用到的时候效率更低
2）静态链接
静态链接是lib，在装入模块的时候装入，然后装进程序里，再装入内存，这样程序比较大，也耗内存
5、为什么要内存对齐，如何实现new的时候以某字节对齐
内存对齐就是要求数据的首地址要是某个特定的值
1、平台原因(移植原因)
A 不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的；
B 某些硬件平台只能在某些地址处取某些特定类型的数据，否则抛出硬件异常。
2、性能原因：
A 数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。
B 原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。
6、C++如何new的时候不分配内存但调用构造函数
详见：https://www.jianshu.com/p/b52a5df69c88
placement new，先申请一个对象需要的空间，然后new对象的时候在new后面带一个括号，括号里面写入申请的空间，然后new就只调用构造函数，然后将对象放入事先申请的空间
对于频繁构造和析构的情况，用placement new事先申请空间，然后new对象，然后调用对象析构函数保留空间，不用频繁申请空间，比正常的new效率高很多
7、伙伴系统
对内存的分配和释放大小永远是2的次方，方便合并和查找可用内存，效率很高，尤其是在多机系统。