本帖最后由 时飞 于 2017-2-28 07:10 编辑

描述完毕“内存管理”的整个轮廓之后，我们来查看具体的内存管理函数是怎么实现的；

首先我们查看一下内存初始化函数OSMemInit，这个函数很简单，主要为全局变量gpOSMemBegin，gpOSMemEnd与gpOSMemLFree分配初始数值；
[mw_shl_code=c,true]/*****************************************************************************
Function    : OSMemInit
Description : Zero the heap and initialize start, end and lowest-free pointer.
Input       : None
Output      : None
Return      : None
*****************************************************************************/
void OSMemInit(void)
{
        tOSMem_t *ptOSMemTemp;

        // align the heap
        gpOSMemBegin = (uOS8_t *)OSMEM_ALIGN_ADDR(OSRAM_HEAP_POINTER);
        
        // initialize the start of the heap
        ptOSMemTemp = (tOSMem_t *)(void *)gpOSMemBegin;
        ptOSMemTemp->NextMem = OSMEM_SIZE_ALIGNED;
        ptOSMemTemp->PrevMem = 0;
        ptOSMemTemp->Used = 0;
        
        // initialize the end of the heap
        gpOSMemEnd = (tOSMem_t *)(void *)&gpOSMemBegin[OSMEM_SIZE_ALIGNED];
        gpOSMemEnd->Used = 1;
        gpOSMemEnd->NextMem = OSMEM_SIZE_ALIGNED;
        gpOSMemEnd->PrevMem = OSMEM_SIZE_ALIGNED;

        // initialize the lowest-free pointer to the start of the heap
        gpOSMemLFree = (tOSMem_t *)(void *)gpOSMemBegin;
}
[/mw_shl_code]
接着是内存分配函数。
[mw_shl_code=c,true]/*****************************************************************************
Function    : OSMemMalloc
Description : Allocate a block of memory with a minimum of 'size' bytes.
Input       : size -- the minimum size of the requested block in bytes.
Output      : None
Return      : pointer to allocated memory or OS_NULL if no free memory was found.
              the returned value will always be aligned (as defined by OSMEM_ALIGNMENT).
*****************************************************************************/
void* OSMemMalloc(uOSMemSize_t size)
{
        uOS8_t * pResult = OS_NULL;
        uOSMemSize_t ptr, ptr2;
        tOSMem_t *ptOSMemTemp, *ptOSMemTemp2;

        if(gpOSMemEnd==OS_NULL)
        {
                OSMemInit();
                if(gpOSMemEnd==OS_NULL)
                {
                        return pResult;
                }
        }
        if (size == 0)
        {
                return pResult;
        }

        // Expand the size of the allocated memory region so that we can
        // adjust for alignment.
        size = OSMEM_ALIGN_SIZE(size);

        if(size < OSMIN_SIZE_ALIGNED)
        {
                // every data block must be at least OSMIN_SIZE_ALIGNED long
                size = OSMIN_SIZE_ALIGNED;
        }

        if (size > OSMEM_SIZE_ALIGNED)
        {
                return pResult;
        }

        // protect the heap from concurrent access
        OSIntLock();

        // Scan through the heap searching for a free block that is big enough,
        // beginning with the lowest free block.
        for (ptr = (uOSMemSize_t)((uOS8_t *)gpOSMemLFree - gpOSMemBegin); ptr < OSMEM_SIZE_ALIGNED - size;
                ptr = ((tOSMem_t *)(void *)&gpOSMemBegin[ptr])->NextMem)
        {
                ptOSMemTemp = (tOSMem_t *)(void *)&gpOSMemBegin[ptr];

                if ((!ptOSMemTemp->Used) && (ptOSMemTemp->NextMem - (ptr + SIZEOF_OSMEM_ALIGNED)) >= size)
                {
                        // ptOSMemTemp is not Used and at least perfect fit is possible:
                        // ptOSMemTemp->NextMem - (ptr + SIZEOF_OSMEM_ALIGNED) gives us the 'user data size' of ptOSMemTemp

                        if (ptOSMemTemp->NextMem - (ptr + SIZEOF_OSMEM_ALIGNED) >= (size + SIZEOF_OSMEM_ALIGNED + OSMIN_SIZE_ALIGNED))
                        {
                                // (in addition to the above, we test if another tOSMem_t (SIZEOF_OSMEM_ALIGNED) containing
                                // at least OSMIN_SIZE_ALIGNED of data also fits in the 'user data space' of 'ptOSMemTemp')
                                // -> split large block, create empty remainder,
                                // remainder must be large enough to contain OSMIN_SIZE_ALIGNED data: if
                                // ptOSMemTemp->NextMem - (ptr + (2*SIZEOF_OSMEM_ALIGNED)) == size,
                                // tOSMem_t would fit in but no data between ptOSMemTemp2 and ptOSMemTemp2->NextMem
                                ptr2 = ptr + SIZEOF_OSMEM_ALIGNED + size;
                                // create ptOSMemTemp2 struct
                                ptOSMemTemp2 = (tOSMem_t *)(void *)&gpOSMemBegin[ptr2];
                                ptOSMemTemp2->Used = 0;
                                ptOSMemTemp2->NextMem = ptOSMemTemp->NextMem;
                                ptOSMemTemp2->PrevMem = ptr;
                                // and insert it between ptOSMemTemp and ptOSMemTemp->NextMem
                                ptOSMemTemp->NextMem = ptr2;
                                ptOSMemTemp->Used = 1;

                                if (ptOSMemTemp2->NextMem != OSMEM_SIZE_ALIGNED)
                                {
                                        ((tOSMem_t *)(void *)&gpOSMemBegin[ptOSMemTemp2->NextMem])->PrevMem = ptr2;
                                }
                        }
                        else
                        {
                                // (a ptOSMemTemp2 struct does no fit into the user data space of ptOSMemTemp and ptOSMemTemp->NextMem will always
                                // be Used at this point: if not we have 2 unused structs in a row, OSMemCombine should have
                                // take care of this).
                                // -> near fit or excact fit: do not split, no ptOSMemTemp2 creation
                                // also can't move ptOSMemTemp->NextMem directly behind ptOSMemTemp, since ptOSMemTemp->NextMem
                                // will always be Used at this point!
                                ptOSMemTemp->Used = 1;
                        }

                        if (ptOSMemTemp == gpOSMemLFree)
                        {
                                // Find next free block after ptOSMemTemp and update lowest free pointer
                                while (gpOSMemLFree->Used && gpOSMemLFree != gpOSMemEnd)
                                {
                                        gpOSMemLFree = (tOSMem_t *)(void *)&gpOSMemBegin[gpOSMemLFree->NextMem];
                                }
                        }
                        pResult = (uOS8_t *)ptOSMemTemp + SIZEOF_OSMEM_ALIGNED;
                        break;
                }
        }

        OSIntUnock();

        return pResult;
}
[/mw_shl_code]
内存释放函数。
[mw_shl_code=c,true]/*****************************************************************************
Function    : OSMemFree
Description : Put a tOSMem_t back on the heap.
Input       : pMem -- the data portion of a tOSMem_t as returned by a previous
                      call to OSMemMalloc()
Output      : None
Return      : None
*****************************************************************************/
void OSMemFree(void *pMem)
{
        tOSMem_t *ptOSMemTemp;

        if (pMem == OS_NULL)
        {
                return;
        }

        if ((uOS8_t *)pMem < (uOS8_t *)gpOSMemBegin || (uOS8_t *)pMem >= (uOS8_t *)gpOSMemEnd)
        {
                return;
        }
        
        // protect the heap from concurrent access
        OSIntLock();
        // Get the corresponding tOSMem_t ...
        ptOSMemTemp = (tOSMem_t *)(void *)((uOS8_t *)pMem - SIZEOF_OSMEM_ALIGNED);
        
        //ptOSMemTemp->Used must be 1
        if( ptOSMemTemp->Used==1 )
        {
                // now set it unused.
                ptOSMemTemp->Used = 0;

                if (ptOSMemTemp < gpOSMemLFree)
                {
                        // the newly freed struct is now the lowest
                        gpOSMemLFree = ptOSMemTemp;
                }

                // finally, see if prev or next are free also
                OSMemCombine(ptOSMemTemp);               
        }
        OSIntUnock();
        
        return;
}
[/mw_shl_code]
代码已经更新到Github上了，感兴趣的朋友请移步到Github查看更多源代码。

到现在，我们已经实现了上面提到的内存管理方面的第3和第4两项要求了。这样，嵌入式实时操作系统AIOS的内存管理已经基本实现了；

由于大部分的微控制器芯片资源非常有限，部分嵌入式操作系统在设计时没有单独的内存管理模块，而是在使用时临时分配。例如ucos嵌入式操作系统，在创建任务时，总是通过一个数组的形式分配一段内存空间，然后把数组的首地址及长度传递给待创建的任务使用。这样相当于把内存管理分散化，但是如果要整体设置系统的内存位置就不那么方便了。