内存管理模块mem_malloc介绍及测试验证实验

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：

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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:expressionmustbeapointertoacompleteobjecttype

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：

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__cplusplus
extern"C"{
#endif

#include
#include
#include
#include
#include

#pragmapack(1)
typedefstructmem_block
{
void*mem_ptr;
unsignedintmem_size;
unsignedintmem_index;
}mem_block;
#pragmapack()

#defineMEM_SIZE128


voidprint_mem_info(void);
voidprint_hex(char*data,intlen);
voidprint_mem_hex(intsize);
intmem_malloc(unsignedintmsize);
intmem_realloc(intid,unsignedintmsize);
void*mem_buffer(intid);
intmem_free(intid);


#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"

charmem_id[10]={0};//10块内存块

voidtest_malloc(inti,intsize)
{
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);
}

voidtest_buffer(inti,intsize)
{
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
");
}
}

voidtest_realloc(inti,intsize)
{
printf("------test_realloc-------
");
printf("i=%d,id=%d,size=%d
",i,mem_id[i],size);
intret=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
");
}
}

voidtest_free(inti)
{
printf("------test_free-------
");
printf("i=%d,id=%d
",i,mem_id[i]);
if(mem_free(mem_id[i]))
print_mem_hex(MEM_SIZE);
}

voidmain(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(inti=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);
}

运行结果及解析：

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！

原文标题：干货 | 分享一个实用的、可应用于单片机的内存管理模块

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审核编辑：汤梓红