分享可应用于单片机的内存管理模块mem_malloc

描述

本次给大家分享一位大佬写的应用于单片机内存管理模块mem_malloc,这个mem_malloc的使用不会产生内存碎片,可以高效利用单片机ram空间。

mem_malloc代码仓库:

https://github.com/chenqy2018/mem_malloc

❞mem_malloc介绍一般单片机的内存都比较小,而且没有MMU,malloc 与free的使用容易造成内存碎片。而且可能因为空间不足而分配失败,从而导致系统崩溃,因此应该慎用,或者自己实现内存管理。

mem_malloc就是一个不会产生内存碎片的、适合单片机使用的内存管理模块。其与使用malloc的区别如。

「算法原理:」

定义一个数组作为动态分配的堆空间,低地址空间保存管理数据,高地址空间实际分配给用户的缓存(类似堆栈使用,分配是往中间靠拢),free时移动高地址用户空间(以时间换空间),使得未使用的空间都是连续的。

mem_malloc测试验证下面以小熊派IOT开发板来做实验。

实验过程很简单。准备一份开发板带串口打印的工程,下载mem_malloc,把mem_malloc.c、mem_malloc.h复制到工程目录下,并添加到工程里。

然后进行编译,编译过程可能会报错:

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

这份代码在不同编译器下编译情况不同。gcc下编译不会报错,在keil下编译报如上错误。

keil编译器更严格些。报错原因是对mem_block结构体的mem_ptr成员进行操作,而mem_ptr成员的类型是void*,而mem_ptr成员参与运算时的增、减偏移量取决于mem_ptr的类型,所以这里我们需要指定类型。

我们把相关报错代码修改如:

malloc

再次编译就正常了。

下面简单看一下mem_malloc的代码。

「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:」

暂不贴出,感兴趣的小伙伴可以在上面的仓库地址自行下载阅读。在本公众号后台回复:mem_malloc,进行获取。

下面对mem_malloc进行测试验证。

测试代码作者也有给出,这里我们简单测试即可,进行了一些删减及增加了一些注释:

#include “mem_malloc.h”char mem_id[10]={0}; // 10块内存块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(); // 打印内存信息

test_malloc(1, 10); // 给申请一块10个字节的内存,标记内存块id为1

test_malloc(2, 8); // 给申请一块8个字节的内存,标记内存块id为2

test_malloc(3, 20); // 给申请一块20个字节的内存,标记内存块id为2

test_free(2); // 释放id为2的内存块的内存

test_malloc(4, 70); // 申请一块70个字节的内存

test_free(1); // 释放id为1的内存块内存

test_buffer(3, 20); // 获取id为3的内存块地址,并往这个内存块重新写入0xf0+i的数据

test_realloc(3, 10); // 重新分配内存,并往这个内存块重新写入0xa0+i的数据

for(int i=0; i《10; i++) // 释放所有内存块内存,已释放的不再重新释放

test_free(i);

}

这里设定一个128字节的数组作为堆空间使用。其中数组前面存放的是申请到的内存块的信息,包括内存块地址、大小、索引信息,这三个数据各占4个字节,共12个字节。这里有设计到一个大小端模式的问题,STM32平台为小端模式,即数据的低位存储在内存的低地址中。

申请的内存块从128字节的尾部开始分配,再次申请的内存块依次往前移,释放的内存,则整体内存块往后移动,内存块之前不留空隙,即不产生内存碎片。

以上就是本次的分享,如有错误,欢迎指出,谢谢!

编辑:jq

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