如何在没有Malloc的情况下动态管理内存

为啥VEX没有malloc啊~~~

问:当没有malloc的情况下,应该怎么办
答:没有枪,没有炮,自己给自己造~~~

动态内存管理原理

事先声明:这次的得到的结论是个人实验得出的结论,如有不对请务必纠正。

首先我们应该了解一下,内存的大致原理。内存可以被形象化为一个大楼,大楼里面有很多个房间。每个房间里都可以住着一个人(数据)。


如何在没有Malloc的情况下动态管理内存_第1张图片
2017-8-26未命名文件 (1).png

就和上表一样,内存中的的行,列和单个位都可以用一个名称来访问(其实其中还有更复杂的体系,就不展开了)。在之前那篇文章中,已知C的变量都为静态,那么应该怎么样在没有官方的动态函数的情况下自力更生呢?

  1. 创建一个特别大的静态内存块(其实就是个数组
  2. 创建函数可以申请内存自静态内存块(malloc)(从数组取位置指针
  3. 创建函数清空内存块(free)(清空数组元素
  4. 创建函数取内存元素(get)(从数组取元素
  5. 创建函数向内存元素存数据(set)(清空数组元素
    上代码

内存管理结构分析

创建内存块之前,应该先分析内存的状态,然后在以合理的数据来表示它。首先,根据内存的定义和平时使用的状态可知内存有两种状态(其实是四种,不过这里两种足够了)。第一种状态是内存可用,是处于无人使用的状态。第二种是内存在被其他程序使用。内存里应该有储存数据可空间。而当请求了足够的空间之后,输出的指针也应该记录内存的指向信息。在C语言中,已知数组名是一个指针,对数组名自加会访问数组中元素。
ex:

    int array[3]={0,1,2};
    for(int i=0;i<3;i++){
        printf("%d\n",array[i]);
    }
    printf("\n");
    for(int i=0;i<3;i++){
        printf("%d\n",*array);
        array++;
    }
    output:
    0
    1
    2
    
    0
    1
    2

所以根据以上的想法来设计两个结构体,一个是MemoryUnit内存元素,另一个是MemoryArray内存数组。

    //内存元素定义
    typedef struct _MemoryUnit {
        MovementUnit data;
        int state;  //0 not be used, 1 is using, 2 ready to free
    } MemoryUnit;
    //数组元素定义
    typedef struct _MemoryArray {
        int size;
        int location;
    } MemoryArray;

在有了空白内存之后,就要对其进行初始化。这里初始化函数void init()

void init() {
    null.state = 0;
    MovementUnit data;
    data.motorNumber = preSetFront;
    data.countingSetting = distance;
    data.difference = 0;
    data.stayWhenFinish = 0;
    null.data = data;
    for (int i = 0; i

这个函数用null这个结构体初始化了整个内存块,并且初始化了内存监视器的状态。
完成了内存块的初始化之后,接下来要做的是内存申请函数int malloc(MemoryArray* unit, int size)。这个函数用来从内存里寻找大小相符的内存块并且得到指针。

int malloc(MemoryArray* unit, int size) {
    while (coreState.state == 0) {
        init();
    }
    for (int i = 0; ilocation = i;
                unit->size = size;
                return notEnoughSpacce;
            }
        }
    }
    return 1;
}

返回0代表一切正常,1表示内存不足。
有了可以申请内存的函数,也要有清空内存的函数int free(MemoryArray* unit)。这个函数会将传入是数组指向的内存完全清空并初始化。

int free(MemoryArray* unit) {// clean memory by replacing data to null
    int location = unit->location;
    int size = unit->size;
    if (location + size

但是因为内存数组并没有携带实际的指针,所以还需要额外的MovementUnit get(MemoryArray* unit, int location)void set(MemoryArray* units, MovementUnit unit, int location)来读写数据。

MovementUnit get(MemoryArray* unit, int location) {
    int pointer = unit->location + location;
    return heap[pointer].data;
}
void set(MemoryArray* units, MovementUnit unit, int location) {
    int pointer = units->location + location;
    heap[pointer].data = unit;
}

并且还需要一个函数来更新内存监视器的数据void recomputingMemorySize()

void recomputingMemorySize() {
    int count = 0;
    for (int i = 0; i
如何在没有Malloc的情况下动态管理内存_第2张图片
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至此,一个伪内存管理就做好了。

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