单片机上内存管理（重定义malloc &amp;amp; free）de实现

2019-04-15 17:36发布生成海报

站内文章 / PIC单片机

12643 0

在单片机上经常会需要用到像标准c库中的内存分配，可是单片机并没有内存管理机制，如果直接调用库函数（malloc,free...）,会导致内存碎片越用越多，很容易使系统崩溃掉，这里分享一个自己写的适用于单片机的内存分配方法，具备轻量级的内存管理能力，有效减少内存碎片，提高单片机系统工作稳定性。如下图，heap_start开始的地方，是我们存放用户数据的地方，在heap_end之前都是大小固定的一个个内存管理块，内存管理块用于记录每次用户申请内存的地址、大小、释放情况。在malloc时，会优先选择和用户申请空间最相当的内存块，以减少内存碎片产生。在free的内存块时，如果遇到相邻内存块均为空闲块时，便会将几块相邻的内存块合并成一块，以减少内存碎片。

源码下载： alloc.c

/*
********************************************************************************
*                                memory alloc 
*
*                            (c) Copyright 2018-2020;
*        All rights reserved.  Protected by international copyright laws.
*
*                                MEMORY ALLOC
*
* File    : mem_alloc.c
* By      : Recahrd.Zhang
* Version : V1.00
*
********************************************************************************
*/
#include 
#include "mem_alloc.h"
#include "debug.h"

#define MEM_ALLOC        1
#if defined (MEM_ALLOC)&&MEM_ALLOC
#define alloc_printf         printf
#else
#define alloc_printf(argv, ...)
#endif

#define MEM_SIZE         2*1024             /*内存池的大小 2 KBytes*/

static    char mem[MEM_SIZE];                   /*定义用来内存分配的数组*/

#define MEM_START     &mem[0]                /*定义内存池的首地址*/
#define MEM_END       &mem[MEM_SIZE]        /*定义内存池的尾地址*/

enum USE_STA{                            /*定义内存块的使用状态(UNUSED 未使用)，(USED 已使用)*/
    UNUSED = 0,
    USED   = 1
};

#pragma pack(1)
typedef struct mem_block{                /*定义内存管理块的数据结构*/
    void             *mem_ptr;            /*当前内存块的内存地址*/
    struct mem_block     *nxt_ptr;        /*下一个内存管理块的地址*/
    unsigned int         mem_size;        /*当前内存块的大小*/
    enum USE_STA        mem_sta;        /*当前内存块的状态*/
}mem_block;
#pragma pack()


#define BLK_SIZE    sizeof(mem_block)    /*内存管理块的大小*/
#define HEAD_NODE    (MEM_END - BLK_SIZE)/*头内存管理块的地址*/

static signed char  mem_init_flag = -1; /*内存分配系统初始化的标志(-1 未初始化),(1 已初始化)*/

/*
********************************************************************************
*                                   内存分配系统初始化                     
*
* 描述    : 初始化内存分配系统，为malloc和free做好准备工作。
*
* 参数  : 无
*
* 返回  : 无
********************************************************************************
*/
void mem_init(void)
{
    mem_block     *node;
    
    memset(mem,    0x00UL,    sizeof(mem));
    
    node = (mem_block     *)HEAD_NODE;
    node->mem_ptr         =     MEM_START;
    node->nxt_ptr         =     (mem_block *)HEAD_NODE;
    node->mem_size        =     MEM_SIZE - BLK_SIZE;
    node->mem_sta        =    UNUSED;
    
    mem_init_flag = 1;
}

/*
********************************************************************************
*                                   内存申请函数                     
*
* 描述    : 内存申请函数
*
* 参数  : nbytes    要申请的内存的字节数。
*
* 返回  : 成功        返回申请到的内存的首地址
*          失败        返回NULL
********************************************************************************
*/
static void *malloc(unsigned nbytes)
{
    unsigned int    suit_size = 0xFFFFFFFFUL;
    mem_block     *head_node=NULL, *tmp_node=NULL, *suit_node=NULL;

    if(nbytes == 0)
    {
        alloc_printf("参数非法!
");
        return NULL;
    }
    if(mem_init_flag < 0)
    {
        alloc_printf("未初始化,先初始化.
");
        mem_init();
    }
    
    head_node = tmp_node = (mem_block *)HEAD_NODE;
    while(1)
    {
        if(tmp_node->mem_sta == UNUSED)
        {
            if(nbytes <= tmp_node->mem_size && tmp_node->mem_size < suit_size)
            {
                suit_node = tmp_node;
                suit_size = suit_node->mem_size;
            }
        }
        tmp_node = tmp_node->nxt_ptr;
        if(tmp_node == head_node)
        {
            if(suit_node == NULL)
            {
                alloc_printf("NULL
");
                return NULL;
            }
            break;
        }
    }

    if(nbytes <= suit_node->mem_size && (nbytes + BLK_SIZE) >= suit_node->mem_size)
    {
        suit_node->mem_sta = USED;
        return suit_node->mem_ptr;
    }
    else    if(suit_node->mem_size > (nbytes + BLK_SIZE))
    {
        tmp_node = suit_node->mem_ptr; 
        tmp_node = (mem_block *)((unsigned char *)tmp_node + nbytes);
        tmp_node->mem_ptr  = suit_node->mem_ptr;
        tmp_node->nxt_ptr  = suit_node->nxt_ptr;
        tmp_node->mem_size = nbytes;
        tmp_node->mem_sta  = USED;
        
        suit_node->mem_ptr      = (mem_block *)((unsigned char *)tmp_node + BLK_SIZE);
        suit_node->nxt_ptr   =  tmp_node;
        suit_node->mem_size -= (nbytes + BLK_SIZE);
        suit_node->mem_sta   = UNUSED;
        
        return tmp_node->mem_ptr;
    }
    else
    {
        alloc_printf("%s,size err!
",__FUNCTION__);
    }
    
    return NULL;
}

/*
********************************************************************************
*                                   内存释放函数                     
*
* 描述    : 内存释放函数 
*
* 参数  : ap        要释放的内存块的指针。
*
* 返回  : 无
********************************************************************************
*/
static void free(void *ap)
{
    mem_block     *head_node, *tmp_node, *nxt_node;
    
    if(ap == NULL)
        return;
    if(mem_init_flag < 0)
    {
        return;
    }
    head_node = tmp_node = (mem_block *)HEAD_NODE;
    while(1)
    {
        if(tmp_node->mem_ptr == ap)
        {
            if(tmp_node->mem_sta != UNUSED)
            {
                tmp_node->mem_sta = UNUSED;
                break;
            }
            else
            {
                alloc_printf("ap:0x%08x 已经释放,无需再次释放
",ap);
                return;
            }
        }
        
        tmp_node = tmp_node->nxt_ptr;
        if(tmp_node == head_node)
        {
            alloc_printf("%s,can not found ap!
",__FUNCTION__);
            return ;
        }
    }

AGAIN:    
    head_node = tmp_node = (mem_block *)HEAD_NODE;
    while(1)
    {
        nxt_node = tmp_node->nxt_ptr;
        if(nxt_node == head_node)
        {
            break;
        }
        if(tmp_node->mem_sta == UNUSED && nxt_node->mem_sta == UNUSED)
        {
            tmp_node->mem_ptr     = nxt_node->mem_ptr;
            tmp_node->nxt_ptr     = nxt_node->nxt_ptr;
            tmp_node->mem_size += nxt_node->mem_size + BLK_SIZE;
            tmp_node->mem_sta    =  UNUSED;
            
            goto AGAIN;
        }
        tmp_node = nxt_node;
    }
}

void *m_malloc(unsigned nbytes)
{
    return malloc(nbytes);
}

void m_free(void *ap)
{
    free(ap);
}

alloc.h

#ifndef __MEM_ALLOC_H__
#define __MEM_ALLOC_H__

void *m_malloc(unsigned nbytes);
void  m_free(void *ap);

#endif

test.c：

#include 
#include "alloc.h"

#define alloc_printf  pritnf

/*
********************************************************************************
*                                   内存打印函数                     
*
* 描述    : 打印内存系统中每一个内存块的信息
*
* 参数  : 无
*
* 返回  : 无
********************************************************************************
*/
void mem_print(void)
{
    unsigned int i = 0;
    mem_block     *head_node, *tmp_node;

    if(mem_init_flag < 0)
    {
        alloc_printf("未初始化,先初始化.
");
        mem_init();
    }
    head_node = tmp_node = (mem_block *)HEAD_NODE;
    alloc_printf("
#############################
");
    while(1)
    {
        alloc_printf("
NO.%d:
",i++);
        alloc_printf("blk_ptr:0x%08x
",tmp_node);
        alloc_printf("mem_ptr:0x%08x
",tmp_node->mem_ptr);
        alloc_printf("nxt_ptr:0x%08x
",tmp_node->nxt_ptr);
        alloc_printf("mem_size:%d
",tmp_node->mem_size);
        alloc_printf("mem_sta:%d
",tmp_node->mem_sta);

        tmp_node = tmp_node->nxt_ptr;
        if(tmp_node == head_node)
        {
            break;
        }
    }
    alloc_printf("
#############################
");
}

void buff_print(unsigned char *buf,unsigned int len)
{
    unsigned int i;

    alloc_printf("
");
    for(i=0;i


                         
                         
     
  
      Ta的文章  更多 >> 
             
      


                    
          防止脚本注入
               
                0 个评论
               
              
                              
          ADS1.2的简单使用
               
                0 个评论
               
              
                              
          单片机上内存管理（重定义malloc &amp;amp;amp; free）de实现
               
                0 个评论
               
              
                               

              
                  
  

  
  
    
         
  
      热门文章


      



  
    
      
      举报内容
    
    






检举类型


检举内容


检举用户




检举原因



广告推广


恶意灌水


回答内容与提问无关



抄袭答案


其他





检举说明(必填)






    

                
                 
      



    

  


 打开微信“扫一扫”，打开网页后点击屏幕右上角分享按钮
 

 





   


  
    
    



      
      
       
  
      




  
             
            
                    Copyright © 2025 平头弟 京ICP备15032243号-1
                         投诉举报邮箱：nettui@qq.com

单片机上内存管理（重定义malloc &amp;amp;amp; free）de实现

Ta的文章 更多 >>

热门文章

举报内容

检举类型

检举原因

检举说明(必填)

打开微信“扫一扫”，打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

单片机上内存管理（重定义malloc &amp; free）de实现

Ta的文章更多 >>