基于stm32的内存管理（X）

梦里梦外; 2023-05-31 03:10 12阅读 0赞

# 一、简介 #

## 1. 功能 ##

内存管理，是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在适当的时候释放和回收内存资源。

## 2. 概念 ##

内存管理的实现方法有很多种，他们其实最终都是要实现 2 个函数： malloc 和 free。

malloc 函数用于内存申请。

free 函数用于内存释放。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

从上图可以看出，分块式内存管理由内存池和内存管理表两部分组成。内存池被等分为 n块，对应的内存管理表，大小也为 n，内存管理表的每一个项对应内存池的一块内存。  
内存管理表的项值代表的意义为：当该项值为 0 的时候，代表对应的内存块未被占用，当该项值非零的时候，代表该项对应的内存块已经被占用，其数值则代表被连续占用的内存块数。比如某项值为 10，那么说明包括本项对应的内存块在内，总共分配了 10 个内存块给外部的某个指针。  
内存分配方向如图所示，是从顶->底的分配方向。即首先从最末端开始找空内存。当内存管理刚初始化的时候，内存表全部清零，表示没有任何内存块被占用。

# 三、分配原理 #

当指针 p 调用 malloc 申请内存的时候，先判断 p 要分配的内存块数（m），然后从第 n 项开 始，向下查找，直到找到 m 块连续的空内存块（即对应内存管理表项为 0），然后将这 m 个内存管理表项的值都设置为 m（标记被占用），最后，把最后的这个空内存块的地址返回指针 p，完成一次分配。注意，如果当内存不够的时候（找到最后也没找到连续的 m 块空闲内存），则  
返回 NULL 给 p，表示分配失败。

# 四、释放原理 #

当 p 申请的内存用完，需要释放的时候，调用 free 函数实现。 free 函数先判断 p 指向的内存地址所对应的内存块，然后找到对应的内存管理表项目，得到 p 所占用的内存块数目 m（内存管理表项目的值就是所分配内存块的数目），将这 m 个内存管理表项目的值都清零，标记释放，完成一次内存释放。

# 五、重要参数 #

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

内存的大小 =  内存池大小 + 内存管理表的大小

内存块（32个字节）![\\times][times]  分割块( N ) = 内存池容量（字节）

( 内存管理表所占字节（U16 : 2个字节） ![\\times][times] 分割块（N）) =  内存管理表容量（字节）

一般情况下，内存块 和 内存池容量的值是知道的，是程序员根据硬件容量指定的。这里我们指定内存块为32字节，内存池容量为40K。

所以 分割块（N）=   内存池容量（字节） ![\\div][div] 内存块（32个字节）= 40K ![\\div][div] 32 = 40 ![\\times][times] 1024 ![\\div][div]32 = 1280。

那 内存管理表容量（字节） =  2 ![\\times][times] 分割块（N）= 2 ![\\times][times] （内存池容量（字节） ![\\div][div] 内存块（32个字节）） = 2 ![\\times][times] 1280 = 2560。

定义两个内存，一个是内部内存(40K)，一个是外部内存SRAM（960K）.
    
    内存管理参数：
    
    内存池总大小：40K
    内存管理状态表大小：1280 （U16） 数据块个数N
    内存分块大小：32 字节
    
    
    内存池总大小：960K
    内存管理状态表大小：30720（U16） 数据块个数N
    内存分块大小：32 字节
    
    
    定义结构体：
    struct _m_mallco_dev
    {
        u8  *membase[2]; //2个内存池 内部内存和外部内存的内存池
        u16 *memmap[2];  //2个内存管理状态表 
        u8  memrdy[2];      //内存初始化标志
    }
    定义数组：
    内存池：
    __align(32) u8 mem1base[40960];  //40K   内存容量（字节） 32个字节一个块，块对齐
    __align(32) u8 mem2base[983040] __attribute__((at(0x68000000))); //960K  内存容量（字节）
    
    内存管理状态表：
    u16 mem1mapbase[1280];      //内存表大小  40K / 32
    u16 mem2mapbase[30720];     //内存表大小  960K / 32
    
    
    定义的结构体指向定义的数组。
    struct _m_mallco_dev mallco_dev=
    {
        mem1base,mem1base,
        mem1mapbase,mem1mapbase,
        0,0,
    }

# 五、分配内存流程 #

1. 根据传进来的SIZE，确认需要分配几块内存块。比如说需要M块。

2. 在内存中，查找连续空闲的M块内存块，如果连续的空闲块不够M块，则向下一部分连续的空间进行查找。如果连续的空闲块个数有M块，则将这M块的内存管理状态表写上M，表示连续的M块内存，被使用了。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

# 六、释放内存流程 #

1.   根据传进来的偏移量offset , 算出属于第几项L，然后读出L项的内存管理状态表的值R。

2.  将L项往后的L个内存管理状态值改为0。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hhcHB5Z3JpbGNsaA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

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