RT-Thread内核学习（认真系列） -- 动态内存配置详解

更新于2019-03-29

一、堆

一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：
           1、栈区（stack）：由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。所以在局部变量中尽量不要使用大数组，容易造成栈溢出。
           2、堆区（heap）： 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
           3、全局区（静态区static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。 （ 程序结束后由系统释放） 
          4、文字常量区：常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放
          5、程序代码区：存放函数体的二进制代码

更详细的解释：https://www.cnblogs.com/yechanglv/p/6941993.html

动态内存分配使用的是堆区，所以我们更关注是堆区，别的交给编译器就好了。

二、STM32中的栈和堆如何设置大小

在启动文件有如下定义（以STM32F103XE为例）：

仿真代码：代码下载地址

堆区和栈区的大小在如下位置定义，可以按自己的需要修改，注意单片的RAM的大小，堆和栈不是你想改多大就多的。

 

三、RT-Thread使用动态内存

3.1  初始化

首先要把使用rt-thread的动态内存的宏定义打开（某些情况下是注释的)，，这样才能使用rt-thread的动态内存管理功能，如下图：

这时，rt-thread就开启了动态管理的功能，初始化代码如下：

该代码赋予了rt-thread管理动态内存（堆）的权限。

其中，HEAP_BEGIN定义：

#define HEAP_BEGIN  ((void *)&Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit)

其中：

Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit

是一个链接器导出的符号，代表ZI段的结束，也就是程序执行区的RAM结束后的地址，反过来也就是我们执行区的RAM未使用的区域的起始地址，将这一部分作为我们OS管理的堆的起始地址。

HEAP_END定义：

#define HEAP_END    STM32_SRAM_END
#define STM32_SRAM_END (0x20000000 + STM32_SRAM_SIZE * 1024) //0x20000000为该单片机内部RAM的            
                                                             //起始地址
#define STM32_SRAM_SIZE 64 //该单片机的RAM为64K

也就是说HEAP_END就是该单片机的RAM的结束地址。

总结一下，这个初始化函数就是将地址从HEAP_BEGIN到HEAP_END之间的空间作为OS管理的堆空间。

3.2  rt-thread使用动态内存的API

 

1、获取动态内存：

void *rt_malloc(rt_size_t size)  

入口参数为字节数，失败则返回RT_NULL，最好使用类似如下的语句判断是否获取内存成功：

        /* 分配 512字节数的内存空间 */
        ptr = rt_malloc(512);

        /* 如果分配成功 */
        if (ptr != RT_NULL)
        {
           //此处使用ptr
        }

2、释放获取的内存：

void rt_free(void *rmem)

rt_free(ptr); //使用举例，对应上文

入口参数为要释放的空间的指针，切记，分配了就要要对应的释放，否则会造成内存泄露，甚至系统崩溃。

3.3 动态内存堆使用注意

1、内存复位

每次新申请的内存块，建议对内存块进行清零操作（因为之前的内存块可能被分配存在一些无意义的数据），使用如下操作：

rt_memset(ptr,0,512); //ptr对应上文已分配内存的指针

2、内存泄露

分配的内存使用完后要及时清理，rt_malloc和rt_free要成双成对使用。内存泄露后果严重，轻则造成系统变得缓慢，重则造成系统崩溃。

3.4 别的API

自行查找官方API手册。

四、还未完成的，待更新

1、使用rt-thread的动态内存管理比直接使用C语言带的malloc的优势何在？

2、源码分析

3、理解错的地方