下面对当前版本Hello China的堆的详细实现进行描述。在当前的实现中，对于堆的管理是通过一个堆管理器（Heap Manager）进行的，堆管理器提供五个接口函数：创建堆函数（CreateHeap）、销毁堆函数（DestroyHeap）、销毁所有堆（DestroyAllHeap）、堆内存分配函数（HeapAlloc）和堆内存释放函数（HeapFree）。
1.堆的创建
堆的创建过程比较简单，主要过程如下：
（1）分配一块虚拟区域，虚拟区域的大小，根据用户提供的参数dwInitSize来决定，如果dwInitSize大于预定义的DEFAULT_VIRTUAL_AREA_SIZE（当前定义为16K），则按照dwInitSize申请内存，否则按照DEFAULT_VIRTUAL_AREA_SIZE来申请内存。
（2）创建一个虚拟区域头节点，来管理刚刚申请的虚拟区域对象。
（3）申请核心内存（KMemAlloc），创建一个堆对象。
（4）把虚拟区域节点插入堆的虚拟区域链表。
（5）把申请的虚拟区域，作为第一块空闲内存块，插入空闲链表。
（6）然后把上述初始化完成的堆对象，插入当前线程的堆对象链表。
（7）如果上述所有操作成功，则返回堆的起始地址，否则返回NULL，指示失败。
代码如下所示。为了方便，我们分段解释：
上述代码调用VirtualAlloc（GET_VIRTUAL_AREA实际上是VirtualAlloc的宏定义），申请一块虚拟区域，该虚拟区域的大小，为dwInitSize和DEFAULT_VIRTUAL_AREA_SIZE中最大者，然后把申请的虚拟区域看作一块空闲内存块，并初始化其头部。需要注意的是，这块空闲块的大小，是虚拟区域的大小减去空闲块控制头的大小（16B），因为要考虑空闲块控制头所占用的大小。
上述代码创建了一个虚拟区域节点对象，这个节点对象的唯一用途，就是把虚拟区域连接到堆的虚拟区域链表中。
上述代码创建了一个堆对象（__HEAP_OBJECT），并把该堆对象初始化。其中，FreeBlockHeader是空闲链表的头节点，这个头节点仅仅是用来完成空闲块的连接，不代表任何空闲块，因此其尺寸设置为0。完成堆对象的创建，并初始化后，把创建的堆对象插入当前线程的堆链表。需要注意的是，由于堆是基于线程创建的，不存在与其他线程竞争资源的情况，而且当前线程对象的堆链表，也不会被中断处理程序修改，因此上述代码无需保护。
下面的代码，把申请的虚拟区域，加入了当前堆的虚拟区域列表，然后返回创建的堆的基地址。当然，如果上述处理中发生错误，则会导致该函数失败，在这种情况下，函数返回前，需要撤销已经申请的资源。这种事务式的处理方式，在Hello China的实现中很常见。
2.堆的销毁
堆的销毁分两种情况：一种情况是销毁单个堆，另外一种情况是销毁当前线程的所有堆。其中，第二种情况，一般在线程结束的时候，由线程结束收尾函数（KernelThreadWrapper函数）调用，用来释放当前线程尚未释放的所有堆对象。对于第一种情况，一般是由应用程序编写者调用，用来撤销自己创建的堆。
其中，销毁当前线程所有堆（DestroyAllHeap）的实现，也是调用了销毁单个堆的实现算法，因此，在此只简单介绍销毁单个堆的实现代码。对于堆的撤销操作，比较简单，所需要完成的，只是内存资源的回收而已。在DestroyHeap的实现中，完成下列动作：
（1）从当前线程的堆链表中，删除要销毁的堆对象（该对象作为函数的参数传递）。
（2）释放该堆对象申请的所有虚拟区域。
（3）然后把虚拟区域链表占用的内存释放，即虚拟区域节点占用内存。
（4）最后，释放堆对象本身。
代码比较简单，摘录如下（为了看起来方便，删除了一些无关紧要的代码，比如注释、参数安全检查等）：
3.堆内存申请
HeapAlloc函数完成堆内存的申请，该函数接受两个参数：目标堆对象和待申请内存的大小。若申请成功，则返回成功申请的内存基地址，否则返回NULL。该函数完成如下动作：
（1）首先，做一个堆归属的合法性检查，即判断用户提供的堆对象，是不是属于当前线程。若属于当前线程，则继续下一步的动作，否则直接返回NULL。
（2）检查空闲链表，以寻找一块大于用户请求大小的空闲内存块。
（3）如果能够找到这样的内存块，则根据内存块的大小，确定是否需要进一步拆分，还是直接返回用户。
（4）如果需要拆分，则把找到的内存块拆分成两块，然后把拆分后的两块内存块中的后一块，重新插入空闲链表，把第一块返回用户。若不需要拆分，则把找到的空闲块，直接从空闲链表中删除，然后返回用户。
（5）如果从空闲链表中无法找到满足要求的空闲块，则调用VirtualAlloc函数，重新分配一个虚拟区域，并把该区域当成一块空闲块，进行上述处理。
（6）返回用户分配的内存块地址，或者在失败的情况下，返回NULL。
实现代码如下：
上述代码完成了堆归属检查，并重新计算了用户所申请的内存块的大小。在当前的实现中，对于堆内存的申请，最小尺寸是MIN_BLOCK_SIZE（定义为16B），若用户请求的内存小于该数值，则调整为该数值。其中，dwFindSize是待查找的目标空闲块的大小。之所以在dwSize的基础上，增加MIN_BLOCK_SIZE和控制头的尺寸，是为了确保任何空闲块的可用尺寸，都应该大于MIN_BLOCK_SIZE。在找到一块空闲块之后，若该空闲块的大小大于dwFindSize，则需要对该空闲块进行分割，否则无需分割，直接返回给用户。(www.xing528.com)
上述代码完成空闲块链表的搜索，一旦找到一块满足要求尺寸（dwSize）的空闲块，则进一步判断该空闲块的大小，是否大于dwFindSize。若大于，则可以进行进一步拆分，否则直接返回用户找到的内存块。在拆分的情况下，把拆分后的第二块内存，重新插入空闲链表。
这时候，就可以很清楚地解释为什么只有在大于dwFindSize的时候，才需要拆分了。因为在拆分后，实际上还需要在空闲块的开头，预留16B（空闲控制头的大小），作为空闲块的控制头，这样若找到的空闲块小于dwFindSize，则无法保证拆分后空闲块的大小会大于MIN_BLOCK_SIZE（这是空闲块的最小尺寸）。
如果无法从空闲链表中找到满足的空闲块，则需要扩充堆的内存池了，这时候，需要调用VirtualAlloc函数，从系统空间中重新申请一个虚拟区域，然后把该虚拟区域当作一个空闲块对待，插入堆的空闲链表，这时候，还需要把虚拟区域插入堆的虚拟区域链表。代码如下：
若调用VirtualAlloc也失败，则HeapAlloc只能返回NULL了，否则，在成功调用VirtualAlloc的情况下，堆的空闲链表中会增加一块满足要求的内存空闲块（新申请的虚拟区域），这时候，重新调用HeapAlloc，肯定是成功的，因此，HeapAlloc递归调用自己，然后把计算结果返回给用户。
4.堆内存释放
HeapFree函数完成堆内存的释放，该函数接受两个参数：待释放内存的起始地址，以及所属的堆对象。内存释放函数完成下列操作：
（1）首先，把待释放的内存（实际上是一个空闲块），修改标志并插入空闲链表。
（2）找到该空闲块所属的虚拟区域。
（3）对该虚拟区域，发起一个合并空闲内存块的操作。
（4）完成块的合并操作后，检查当前虚拟内存区域是不是一个完整的内存块，即不包含尚未释放的内存，若是，则调用VirtualFree函数，把该虚拟区域返回系统，否则函数就直接返回。
之所以增加第四步操作，是为了实现一种“按需分配”的目的，一个策略就是，尽量返回不用的资源给操作系统，这样不会造成资源的浪费。如果不进行上述第四步操作，则可能出现当前线程申请了大量的虚拟区域却闲置不用，而其他线程申请内存失败的情况。
HeapFree函数代码如下：
上述代码根据待释放内存的起始地址，找到该内存块对应的控制头，然后检查控制头的标记，若标记不是空闲，则属于一种异常情况，否则继续执行。
上述代码检查待释放内存属于哪个虚拟区域，找到对应的虚拟区域，目的是为了完成一个合并操作。若待释放内存无法与一个虚拟区域对应，则可能是一个不正常的操作，因此直接返回。
上述代码把待释放的空闲块，插入当前堆的空闲链表中，然后发起一个合并操作，合并的对象，就是待释放内存所属的虚拟区域。对于合并过程，后面会详细解释。
在完成了虚拟区域的合并之后，则检查当前虚拟区域本身是不是一个完整的空闲块。若是，则调用VirtualFree函数释放该虚拟区域，否则函数返回。对于虚拟区域本身是不是一个空闲块的判断方式十分简单，只需要判断虚拟区域的第一个内存块的长度，加上控制头，是否等于整个虚拟区域大小即可。若是，则整个虚拟区域是一个空闲块，否则就不是。
下面的CombineBlock函数，完成了特定虚拟区域的空闲内存块合并工作。该函数操作过程如下：
（1）从第一个空闲块开始，判断是否有连续的两个内存块，其状态都是空闲。这里的连续，是内存块地址的连续（相邻），而不是空闲块在空闲链表中的连续。
（2）如果发现这样的两块内存，则把第二块从空闲链表中删除，合并到第一块中。
（3）继续执行上述操作，直到到达虚拟区域的末端。
代码如下：
其中，lpEndAddr是一个结束标志，一旦待合并内存块的控制头地址跟该地址相同，则说明合并已经结束。
初始化lpFirstBlock和lpSecondBlock变量，使得lpFirstBlock指向当前虚拟区域中的第一个内存块，lpSecondBlock指向第二个内存块，然后进入下面的循环。
上述循环比较简单，只是判断lpFirstBlock的标志字段是否为空闲（FREE），若是，则进一步判断lpSecondBlock是否也空闲，如果是，则具备合并条件，合并lpFirstBlock和lpSecondBlock，然后更新lpSecondBlock，重新进入循环，否则（lpFirstBlock和lpSecondBlock中至少一个是非空闲块）更新lpFirstBlock为lpSecondBlock，更新lpSecondBlock为lpSecondBlock的相邻块，继续下一轮迭代。
5.malloc和free的实现
malloc和free是标准C运行时库函数，实现这两个函数，对于代码的移植十分有意义。很明显，采用HeapAlloc和HeapFree函数可以很容易地模拟这两个函数，但HeapAlloc和HeapFree，都接受一个堆对象指针作为参数，而malloc和free则没有。因此，为了屏蔽这个差异，我们在核心线程对象（__KERNEL_THREAD_OBJECT）中引入一个缺省堆的变量，所有malloc和free函数的内存申请，都从缺省堆中进行。
下面是malloc的实现代码：
首先，该函数判断当前线程的缺省堆对象（lpDefaultHeap）是否存在，若存在（不为NULL），则直接以缺省堆为目标堆，调用HeapAlloc函数，把该函数的结果返回给用户，否则，该函数首先调用CreateHeap，创建一个缺省堆，并初始化当前线程的lpDefaultHeap变量，在此基础上，再调用HeapAlloc函数。
很明显，只有malloc函数第一次调用的时候，可能会发生lpDefaultHeap为NULL的情况，后续调用的时候，不会出现这种情况。
free函数的实现更简单：
首先，该函数确保当前线程的缺省堆是存在的，然后调用HeapFree来释放具体的内存。否则可能是一种不正常操作，直接导致free返回。
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