【转】基于stm32f103zet6的内存管理的学习

只看该作者 · 2016-11-11 19:37

主要是依照原子哥哥的代码来初步了解或者说学习一下内存管理，特别对于我们这个想往嵌入式方向发展的人来说，内存管理应该是一种艺术的。

今天在对原子的代码稍作修改是可以进行内存分配和回收的，所以开始深入分析一下这个代码的实现过程。一、所谓的内存管理内存管理，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。

二、代码分析

1、首先了解一下一个数据结构，这是一个声明

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/*************************** 内存管理控制 **********************************************/
typedef struct
{
void (*init)(u8); //初始化
u8 (*perused)(u8); //内存使用率
u8 *membase[2]; //内存池管理2个区域的内存
u16 *memmap[2]; //内存管理状态表
u8 memrdy[2]; //内存管理是否就绪
}_m_mallco_dev;

成员包括两个函数指针（该指针指向函数），两个指针数组和一个u8类型的数组，具体分析下这几个成员的含义，那么首先要找到这个

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_m_mallco_dev mallco_dev=
{
mem_init, //内存初始化
mem_perused, //内存使用率
mem1base,mem2base, //内存池
mem1mapbase,mem2mapbase, //内存管理状态表
0,0, //内存管理未就绪
};

这才是真正定义的地方，现在就可以了解这个几个成员的具体功能了。

a、初始化中 mem_init,mem_perused,这是两个函数，为什么可以这样用呢（直接用函数名）？

可以这样理解么，函数名就像数组名一样，只不过函数名是代码段的指针，而数组名是数据段的指针，所以这里函数名就是给函数指针赋值了。当然函数指针并不能说是等于指针的，就像数组一样，数组名不等于指针的。总书记和主席还是不一样的。所以暂时可以这样理解，函数名虽然代表了一个地址，但是这个值是确定了的，但是指针是可以指向别的地址的。就这样！这样写只不过是为了方便我们访问罢了。可以按自己的需要修改！
那么这两个函数的作用？这才是我们最关心的，看这个
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void mem_init(u8 memx)
{
mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0,memtblsize[memx]*2);//内存状态表数据清零
mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]); //内存池所有数据清零
mallco_dev.memrdy[memx]=1; //内存管理初始化OK
}

b、注释很明确，那么接下来就是分析这个三句话的作用，没办法，我无法做到，一眼能看出究竟。
mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0,memtblsize[memx]*2);等价于mymemset(mem1base, 0,0x500*2)
它里面的内容很简单就是
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void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)
{
u8 *xs = s;
while(count--)*xs++=c;
}

以mem1base为首地址的大小为0xa00的内容清0，那么mem1base又是什么呢？接下来看看
__align(4) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE];这明显是4字节对齐的内部SRAM的地址，也就是我们的flash里面的地址。所以这就实现了对我们内部flash0xa00的内容清零，好的继续看下面的

c、 mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]); //内存池所有数据清零

自然地这个也是一个意思，清零，唯一不同的就是代表的意思不一样，到底是内存池数据清零，还是状态表的清零，我们看不出来，那么只有继续分析了。清零完成就给相应的数组元素填充1表示完成标志。至此我们第一个初始化成员就分析完毕！！
2、下面开始分析第二个成员perused函数
先看函数如何定义的[csharp] view plain copy
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/**************************************************************************************
* 名称: mem_perused
* 功能: 获取内存使用率
* 参数:
* memx:所属内存块
* 返回值: 使用率(0~100)
**************************************************************************************/
u8 mem_perused(u8 memx)
{
u32 used=0;
u32 i;
for(i=0;i<memtblsize[memx];i++)
{
if(mallco_dev.memmap[memx])used++;
}
return (used*100)/(memtblsize[memx]);
}

这里可以看到出现一个这样的表达式，需要仔细分析！mallco_dev.memmap[memx]
分解一下，还是一样，这个是指针数组，也就是数组里面存放的是指针，那么这里给它赋值为一个数组名 mem1mapbase，但是访问的时候还是可以用下表来访问的。那么可以替换为：if(mem1mapbase) used++；看到没，这还是我们之前访问过了的那个数组，只不过这里是当非零的时候执行used++，也就是我们占用了才会进行++。那么作用就是：used表示的是占用了的大小。(used*100)/(memtblsize[memx])表示的就是占用值，memtblsize[memx]使我们分配的总的大小，到这里那么第二个成员也分析完毕。
3、后面这几个成员变量，之前就已经分析过了。[csharp] view plain copy
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mem1base,mem2base,       //内存池
mem1mapbase,mem2mapbase,       //内存管理状态表
0,0,

这里就不详述了。这个数据结果分析至此，那么接下来看我们分配内存的过程究竟如何实现？

只看该作者 · 2016-11-11 19:42

三、分配内存
首先看一个核心代码如下

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/**************************************************************************************
* 名称: mem_malloc
* 功能: 内存分配(内部调用)
* 参数:
* memx:所属内存块
* size:要分配的内存大小(字节)
* 返回值: 0XFFFFFFFF,代表错误;其他,内存偏移地址
**************************************************************************************/
u32 mem_malloc(u8 memx,u32 size)
{
signed long offset=0;
u16 nmemb; //需要的内存块数
u16 cmemb=0; //连续空内存块数
u32 i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])
mallco_dev.init(memx); //未初始化,先执行初始化
if(size==0)return 0XFFFFFFFF; //不需要分配
nmemb=size/memblksize[memx]; //获取需要分配的连续内存块数
if(size%memblksize[memx])nmemb++;
for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--) //搜索整个内存控制区
{
if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])
cmemb++; //连续空内存块数增加
else
cmemb=0; //连续内存块清零
if(cmemb==nmemb) //找到了连续nmemb个空内存块
{
for(i=0;i<nmemb;i++) //标注内存块非空
{
mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;
}
return (offset*memblksize[memx]); //返回偏移地址
}
}
return 0XFFFFFFFF; //未找到符合分配条件的内存块
}

1、首先进行的是一个初始化，初始化的作用上面已经提及，再次不赘述，这里我们假设一块内存为40个block（一个block为32字节，因为内存太小）那么接下来可以看到是通过我们传入的参数计算出了总的内存块数，并且如果不整除的话，还会多分配一个内存块。nmemb = 64。内存管理表内容用于检测该块是否被占用。注意这里的内存块一定是连续的，

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。

之后就是标志代码了，注释很详细，接下来看看这个返回偏移地址的代码：offset*memblksize[memx]，这个偏移值就是memblksize【0】 = 0x20*offset

2、好的，接下来就是将偏移值转化为所谓的外部指针了。

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else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);

这行代码，返回一个void 类型的首地址就是mallco_dev.membase[0]，这样我们就得到了一个地址了。

3、然后就是

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p=mymalloc(sramx,2048); //申请2K字节
if(p!=NULL)sprintf((char*)p,"This is xiaobing's Memory Malloc Test!!");//向p写入一些内容
printf("%s",p); //显示P的内容

这就是把这个地址传给指针p，那么我们接着就可以给指针p赋值内容了，这回爽到了吧？

打印指针内容。

4、很重要的一步

myfree(sramx,p);//释放内存，否则资源难以回收

记得要释放内存呀，看代码函数

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print?

/**************************************************************************************
* 名称: mem_free
* 功能: 释放内存(内部调用)
* 参数:
* memx:所属内存块
* offset:内存地址偏移
* 返回值: 0,释放成功;1,释放失败;
**************************************************************************************/
u8 mem_free(u8 memx,u32 offset)
{
int i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx]) //未初始化,先执行初始化
{
mallco_dev.init(memx);
return 1; //未初始化
}
if(offset<memsize[memx]) //偏移在内存池内.
{
int index=offset/memblksize[memx]; //偏移所在内存块号码
int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index]; //内存块数量
for(i=0;i<nmemb;i++) //内存块清零
{
mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;
}
return 0;
}else return 2; //偏移超区了.
}