本次給大家分享一位大佬寫的應(yīng)用于單片機內(nèi)存管理模塊mem_malloc，這個mem_malloc的使用不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，可以高效利用單片機ram空間。

mem_malloc代碼倉庫：

?

https://github.com/chenqy2018/mem_malloc

?mem_malloc介紹一般單片機的內(nèi)存都比較小，而且沒有MMU，malloc 與free的使用容易造成內(nèi)存碎片。而且可能因為空間不足而分配失敗，從而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，因此應(yīng)該慎用，或者自己實現(xiàn)內(nèi)存管理。

mem_malloc就是一個不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片的、適合單片機使用的內(nèi)存管理模塊。其與使用malloc的區(qū)別如。

「算法原理：」

定義一個數(shù)組作為動態(tài)分配的堆空間，低地址空間保存管理數(shù)據(jù)，高地址空間實際分配給用戶的緩存（類似堆棧使用，分配是往中間靠攏），free時移動高地址用戶空間（以時間換空間），使得未使用的空間都是連續(xù)的。

mem_malloc測試驗證下面以小熊派IOT開發(fā)板來做實驗。

實驗過程很簡單。準備一份開發(fā)板帶串口打印的工程，下載mem_malloc，把mem_malloc.c、mem_malloc.h復(fù)制到工程目錄下，并添加到工程里。

然后進行編譯，編譯過程可能會報錯：

。.Srcmem_malloc.c（119）： error： #852： expression must be a pointer to a complete object type

這份代碼在不同編譯器下編譯情況不同。gcc下編譯不會報錯，在keil下編譯報如上錯誤。

keil編譯器更嚴格些。報錯原因是對mem_block結(jié)構(gòu)體的mem_ptr成員進行操作，而mem_ptr成員的類型是void*，而mem_ptr成員參與運算時的增、減偏移量取決于mem_ptr的類型，所以這里我們需要指定類型。

我們把相關(guān)報錯代碼修改如：

再次編譯就正常了。

下面簡單看一下mem_malloc的代碼。

「mem_malloc.h：」

#ifndef __MEM_MALLOC_H__#define __MEM_MALLOC_H__#ifdef __cplusplusextern “C” {

#endif#include 《stdio.h》 #include 《stdint.h》#include 《stdlib.h》#include 《string.h》#include 《stdarg.h》#pragma pack（1）typedef struct mem_block

{

void *mem_ptr;

unsigned int mem_size;

unsigned int mem_index;

}mem_block;

#pragma pack（）#define MEM_SIZE 128void print_mem_info（void）;

void print_hex（char *data， int len）;

void print_mem_hex（int size）;

int mem_malloc（unsigned int msize）;

int mem_realloc（int id， unsigned int msize）;

void *mem_buffer（int id）;

int mem_free（int id）;

#ifdef __cplusplus

}

#endif#endif

「mem_malloc.c：」

暫不貼出，感興趣的小伙伴可以在上面的倉庫地址自行下載閱讀。在本公眾號后臺回復(fù)：mem_malloc，進行獲取。

下面對mem_malloc進行測試驗證。

測試代碼作者也有給出，這里我們簡單測試即可，進行了一些刪減及增加了一些注釋：

#include “mem_malloc.h”char mem_id［10］={0}; // 10塊內(nèi)存塊void test_malloc（int i， int size）

{

printf（“------test_malloc-------

”）;

mem_id［i］ = mem_malloc（size）;

if（mem_id［i］ == 0）

{

printf（“malloc --- fail

”）;

printf（“size=%d

”， size）;

}

else

{

char *p = mem_buffer（mem_id［i］）;

memset（p， i， size）;

printf（“p = 0x%x， i=%d， id=%d， size=%d

”， （int）p， i， mem_id［i］， size）;

}

print_mem_hex（MEM_SIZE）;

}

void test_buffer（int i， int size）

{

printf（“------test_buffer-------

”）;

printf（“i=%d， id = %d， size=%d

”， i， mem_id［i］， size）;

char *p = mem_buffer（mem_id［i］）;

if（p ！= NULL）

{

memset（p， 0xf0+i， size）;

print_mem_hex（MEM_SIZE）;

}

else

{

printf（“test_buffer---fail

”）;

}

}

void test_realloc（int i， int size）

{

printf（“------test_realloc-------

”）;

printf（“i=%d， id = %d， size=%d

”， i， mem_id［i］， size）;

int ret = mem_realloc（mem_id［i］， size）;

if（ret）

{

char *p = mem_buffer（mem_id［i］）;

memset（p， 0xa0+i， size）;

print_mem_hex（MEM_SIZE）;

}

else

{

printf（“test_realloc---fail

”）;

}

}

void test_free（int i）

{

printf（“------test_free-------

”）;

printf（“i=%d， id = %d

”， i， mem_id［i］）;

if（mem_free（mem_id［i］））

print_mem_hex（ MEM_SIZE）;

}

void main（void）

{

print_mem_info（）; // 打印內(nèi)存信息

test_malloc（1， 10）; // 給申請一塊10個字節(jié)的內(nèi)存，標(biāo)記內(nèi)存塊id為1

test_malloc（2， 8）; // 給申請一塊8個字節(jié)的內(nèi)存，標(biāo)記內(nèi)存塊id為2

test_malloc（3， 20）; // 給申請一塊20個字節(jié)的內(nèi)存，標(biāo)記內(nèi)存塊id為2

test_free（2）; // 釋放id為2的內(nèi)存塊的內(nèi)存

test_malloc（4， 70）; // 申請一塊70個字節(jié)的內(nèi)存

test_free（1）; // 釋放id為1的內(nèi)存塊內(nèi)存

test_buffer（3， 20）; // 獲取id為3的內(nèi)存塊地址，并往這個內(nèi)存塊重新寫入0xf0+i的數(shù)據(jù)

test_realloc（3， 10）; // 重新分配內(nèi)存，并往這個內(nèi)存塊重新寫入0xa0+i的數(shù)據(jù)

for（int i=0; i《10; i++） // 釋放所有內(nèi)存塊內(nèi)存，已釋放的不再重新釋放

test_free（i）;

}

這里設(shè)定一個128字節(jié)的數(shù)組作為堆空間使用。其中數(shù)組前面存放的是申請到的內(nèi)存塊的信息，包括內(nèi)存塊地址、大小、索引信息，這三個數(shù)據(jù)各占4個字節(jié)，共12個字節(jié)。這里有設(shè)計到一個大小端模式的問題，STM32平臺為小端模式，即數(shù)據(jù)的低位存儲在內(nèi)存的低地址中。

申請的內(nèi)存塊從128字節(jié)的尾部開始分配，再次申請的內(nèi)存塊依次往前移，釋放的內(nèi)存，則整體內(nèi)存塊往后移動，內(nèi)存塊之前不留空隙，即不產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

以上就是本次的分享，如有錯誤，歡迎指出，謝謝！

編輯：jq