- FreeRTOS代码剖析之2：内存管理Heap

/* Ensure that blocks are always aligned to the required number of bytes. */
if( ( xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) != 0 )
{
/* Byte alignment required. */
xWantedSize += ( portBYTE_ALIGNMENT - ( xWantedSize & portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) );
}
}

在这一段代码里，有一个地方要注意的就是这里用到的空闲块头部并不是直接sizeof(BlockLink_t)，而是heapSTRUCT_SIZE，这个常量也定义在Heap_2.c中，这是对空闲块头部的大小再进行了一次大小对齐。
接下来做了一个分配判断。xWantedSize0，还看得我很迷糊的。本来xWantedSize就是unsigned int，是大于等于0的，一下子没有留意到等于0是什么情况。等于0，就是加上空闲块头之后的大小变为0了？这是神马情况？！看来这个判断条件很另人费解啊。过了分配判断之后，接下来就是best fit algorithm的实现了。在这里，空闲块的大小是按从小到大的顺序排列的。因此，遍历链表，找到第一块比申请空间大的空闲块即为最合适的空闲块。然后返回这个空闲块头后的首地址。注意，一定是空闲块头后的首地址哦，要是直接将空闲块的首地址返回的话，那用户就会将空闲块头修改了。另一个要注意的地方是，要是分配出去的空闲块的剩余空间要是比两倍的空闲块头还要大，则将分配出去的这个空闲块分割剩余的空间出来，重新放到空闲块链表中。例如，初始化后只有一个空闲块，这个空闲块大小为17KB。经过调整后的用户申请空间大小为1KB，则FreeRTOS就从这个空闲块靠近块首的地方分割出1KB出来分配出去，剩余的16KB则重新放回空闲块链表里。以便下一次继续分配。这一个切割空闲块的代码如下。
/* If the block is larger than required it can be split into two. */
if( ( pxBlock->xBlockSize - xWantedSize ) > heapMINIMUM_BLOCK_SIZE )
{
/* This block is to be split into two. Create a new block
following the number of bytes requested. The void cast is
used to prevent byte alignment warnings from the compiler. */
pxNewBlockLink = ( void * ) ( ( ( uint8_t * ) pxBlock ) + xWantedSize );

/* Calculate the sizes of two blocks split from the single block. */
pxNewBlockLink->xBlockSize = pxBlock->xBlockSize - xWantedSize;
pxBlock->xBlockSize = xWantedSize;

/* Insert the new block into the list of free blocks. */
prvInsertBlockIntoFreeList( ( pxNewBlockLink ) );
}

在上面的一段代码里，有一个值得注意的宏prvInsertBlockIntoFreeList()。这个宏的作用是将空闲块重新添加到空闲块链表中。注意，并不能将分割出来的空闲块放到原空闲块的位置中，因为链表中的空闲块是按从小到大的顺序排列的，这个宏的作用就是将新空闲块插入到合适的链表位置中。这是一个简单的链表操作，非常简单，也不必详细说明了。这个宏的具体代码如下。
/*
* Insert a block into the list of free blocks - which is ordered by size of
* the block. Small blocks at the start of the list and large blocks at the end
* of the list.
*/
#define prvInsertBlockIntoFreeList( pxBlockToInsert )
{
BlockLink_t *pxIterator;
size_t xBlockSize;

xBlockSize = pxBlockToInsert->xBlockSize;

/* Iterate through the list until a block is found that has a larger size */
/* than the block we are inserting. */
for( pxIterator = &xStart; pxIterator->pxNextFreeBlock->xBlockSize < xBlockSize; pxIterator = pxIterator->pxNextFreeBlock )
{
/* There is nothing to do here - just iterate to the correct position. */
}

/* Update the list to include the block being inserted in the correct */
/* position. */
pxBlockToInsert->pxNextFreeBlock = pxIterator->pxNextFreeBlock;
pxIterator->pxNextFreeBlock = pxBlockToInsert;
}

完成以上操作后，修改剩余空闲块空闲大小xFreeBytesRemaining，整个分配内存的工作就差不多结束了。接下来FreeRTOS调用一个调试信息用的宏traceMALLOC()，恢复所有挂起的任务，再根据宏配置调用勾子函数vApplicationMallocFailedHook()，最后返回分配出来的空间地址pvReturn（成功时为空间地址，失败时为NULL）。这样整个pvPortMalloc()就结束了。
接下来要继续剖析的是Heap_1中所没有具体实现的vPortFree()。这一个函数非常地短，首先判断要释放的内存是否为空。要是不为空，则寻找这个内存空间的空闲块头，然后挂起所有任务，按照空闲块头的信息把它重新插入到空闲块链表中，最后调用调试信息宏，恢复挂起的任务就结束了。其代码如下。
void vPortFree( void *pv )
{
uint8_t *puc = ( uint8_t * ) pv;
BlockLink_t *pxLink;

if( pv != NULL )
{
/* The memory being freed will have an BlockLink_t structure immediately
before it. */
puc -= heapSTRUCT_SIZE;

/* This unexpected casting is to keep some compilers from issuing
byte alignment warnings. */
pxLink = ( void * ) puc;