一、內(nèi)存管理簡(jiǎn)介

內(nèi)存管理，是指軟件運(yùn)行時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源的分配和使用的技術(shù)。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候釋放和回收內(nèi)存資源。內(nèi)存管理的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，他們其實(shí)最終都是要實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)函數(shù)：malloc 和 free；malloc 函數(shù)用于內(nèi)存申請(qǐng)，free 函數(shù)用于內(nèi)存釋放。本章，我們介紹一種比較簡(jiǎn)單的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)：分塊式內(nèi)存管下面我們介紹一下該方法的實(shí)現(xiàn)原理，如圖 42.1.1 所示：

內(nèi)存管理表的項(xiàng)值代表的意義為：當(dāng)該項(xiàng)值為 0 的時(shí)候，代表對(duì)應(yīng)的內(nèi)存塊未被占用，當(dāng)該項(xiàng)值非零的時(shí)候，代表該項(xiàng)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存塊已經(jīng)被占用，其數(shù)值則代表被連續(xù)占用的內(nèi)存塊數(shù)。比如某項(xiàng)值為 10，那么說(shuō)明包括本項(xiàng)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存塊在內(nèi)，總共分配了 10 個(gè)內(nèi)存塊給外部的某
個(gè)指針。內(nèi)寸分配方向如圖所示，是從頂?shù)降椎姆峙浞较颉＜词紫葟淖钅┒碎_始找空內(nèi)存。當(dāng)內(nèi)存管理剛初始化的時(shí)候，內(nèi)存表全部清零，表示沒(méi)有任何內(nèi)存塊被占用。

二、分配原理
當(dāng)指針 p 調(diào)用 malloc 申請(qǐng)內(nèi)存的時(shí)候，先判斷 p 要分配的內(nèi)存塊數(shù)（m），然后從第 n 項(xiàng)開始，向下查找，直到找到 m 塊連續(xù)的空內(nèi)存塊（即對(duì)應(yīng)內(nèi)存管理表項(xiàng)為 0），然后將這 m 個(gè)內(nèi)存管理表項(xiàng)的值都設(shè)置為 m（標(biāo)記被占用），最后，把最后的這個(gè)空內(nèi)存塊的地址返回指針 p，完成一次分配。注意，如果當(dāng)內(nèi)存不夠的時(shí)候（找到最后也沒(méi)找到連續(xù)的 m 塊空閑內(nèi)存），則返回 NULL 給 p，表示分配失敗。

三、釋放原理
當(dāng) p 申請(qǐng)的內(nèi)存用完，需要釋放的時(shí)候，調(diào)用 free 函數(shù)實(shí)現(xiàn)。free 函數(shù)先判斷 p 指向的內(nèi)存地址所對(duì)應(yīng)的內(nèi)存塊，然后找到對(duì)應(yīng)的內(nèi)存管理表項(xiàng)目，得到 p 所占用的內(nèi)存塊數(shù)目 m（內(nèi)存管理表項(xiàng)目的值就是所分配內(nèi)存塊的數(shù)目），將這 m 個(gè)內(nèi)存管理表項(xiàng)目的值都清零，標(biāo)記釋放，完成一次內(nèi)存釋放。

四、部分驅(qū)動(dòng)函數(shù)

//內(nèi)存池(32字節(jié)對(duì)齊)
__align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE]; //內(nèi)部SRAM內(nèi)存池
__align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X68000000)));//外部SRAM內(nèi)存池
//內(nèi)存管理表
u16 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE]; //內(nèi)部SRAM內(nèi)存池MAP
u16 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X68000000+MEM2_MAX_SIZE)));//外部SRAM內(nèi)存池MAP
//內(nèi)存管理參數(shù)
const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE};//內(nèi)存表大小
const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE};//內(nèi)存分塊大小
const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE};//內(nèi)存總大小




//內(nèi)存管理控制器
struct _m_mallco_dev mallco_dev=
{
my_mem_init, //內(nèi)存初始化
my_mem_perused,//內(nèi)存使用率
mem1base,mem2base,//內(nèi)存池
mem1mapbase,mem2mapbase,//內(nèi)存管理狀態(tài)表
0,0, //內(nèi)存管理未就緒
};


//復(fù)制內(nèi)存
//*des:目的地址
//*src:源地址
//n:需要復(fù)制的內(nèi)存長(zhǎng)度(字節(jié)為單位)
void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)
{
u8 *xdes=des;
u8 *xsrc=src;
while(n--)*xdes++=*xsrc++;
}
//設(shè)置內(nèi)存
//*s:內(nèi)存首地址
//c :要設(shè)置的值
//count:需要設(shè)置的內(nèi)存大小(字節(jié)為單位)
void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)
{
u8 *xs = s;
while(count--)*xs++=c;
}
//內(nèi)存管理初始化
//memx:所屬內(nèi)存塊
void my_mem_init(u8 memx)
{
mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0,memtblsize[memx]*2);//內(nèi)存狀態(tài)表數(shù)據(jù)清零
mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]);//內(nèi)存池所有數(shù)據(jù)清零
mallco_dev.memrdy[memx]=1;//內(nèi)存管理初始化OK
}
//獲取內(nèi)存使用率
//memx:所屬內(nèi)存塊
//返回值:使用率(0~100)
u8 my_mem_perused(u8 memx)
{
u32 used=0;
u32 i;
for(i=0;i {
if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++;
}
return (used*100)/(memtblsize[memx]);
}
//內(nèi)存分配(內(nèi)部調(diào)用)
//memx:所屬內(nèi)存塊
//size:要分配的內(nèi)存大小(字節(jié))
//返回值:0XFFFFFFFF,代表錯(cuò)誤;其他,內(nèi)存偏移地址
u32 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size)
{
signed long offset=0;
u32 nmemb; //需要的內(nèi)存塊數(shù)
u32 cmemb=0;//連續(xù)空內(nèi)存塊數(shù)
u32 i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先執(zhí)行初始化
if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配
nmemb=size/memblksize[memx]; //獲取需要分配的連續(xù)內(nèi)存塊數(shù)
if(size%memblksize[memx])nmemb++;
for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整個(gè)內(nèi)存控制區(qū)
{
if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//連續(xù)空內(nèi)存塊數(shù)增加
else cmemb=0; //連續(xù)內(nèi)存塊清零
if(cmemb==nmemb)//找到了連續(xù)nmemb個(gè)空內(nèi)存塊
{
for(i=0;i {
mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;
}
return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址
}
}
return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配條件的內(nèi)存塊
}
//釋放內(nèi)存(內(nèi)部調(diào)用)
//memx:所屬內(nèi)存塊
//offset:內(nèi)存地址偏移
//返回值:0,釋放成功;1,釋放失敗;
u8 my_mem_free(u8 memx,u32 offset)
{
int i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])//未初始化,先執(zhí)行初始化
{
mallco_dev.init(memx);
return 1;//未初始化
}
if(offset {
int index=offset/memblksize[memx]; //偏移所在內(nèi)存塊號(hào)碼
int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index]; //內(nèi)存塊數(shù)量
for(i=0;i {
mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;
}
return 0;
}else return 2;//偏移超區(qū)了.
}
//釋放內(nèi)存(外部調(diào)用)
//memx:所屬內(nèi)存塊
//ptr:內(nèi)存首地址
void myfree(u8 memx,void *ptr)
{
u32 offset;
if(ptr==NULL)return;//地址為0.
offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase[memx];
my_mem_free(memx,offset); //釋放內(nèi)存
}
//分配內(nèi)存(外部調(diào)用)
//memx:所屬內(nèi)存塊
//size:內(nèi)存大小(字節(jié))
//返回值:分配到的內(nèi)存首地址.
void *mymalloc(u8 memx,u32 size)
{
u32 offset;
offset=my_mem_malloc(memx,size);
if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;
else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);
}