嵌入式裸机内存动态管理的实现与讲解(一)

• C 的标准库自带了malloc和free，为啥还要自己实现？标准库的函数占用空间较大，采用本文的实现可节约几KB的存储空间；
• 为啥说裸机呢？因为带系统的软件系统一般都会带内存的动态管理函数供使用；
• 内存碎片是什么？ 首先明确一点，申请内存时会返回一个首地址，从首地址往后的 size 大小的空间都可用，这就说明 malloc必须返回一段连续的内存地址；有些内存动态管理算法是不支持碎片回收的，总是以新地址开始申请。
• 已验证，标准 C 库的malloc和free的函数不支持内存碎片回收；测试方法：循环多次申请->释放较小的内存块，然后再申请大的内存块将失败。
• 本文说明的算法是支持内存碎片化回收的，采用把相邻的空闲内存块进行合并的方法。

算法原理

数组我们比较熟悉，定义的数组必须实现固定大小，但实际编程中，有太多的情况我们事先无法预测这个数组该定义多大；没有内存动态管理的裸机系统的做法就是定义一个尽可能大的数组，浪费了RAM，也存在数组溢出的风险。

内存的动态管理：定义一个全局的静态大数组，先占个内存的坑，别让编译器给释放或优化掉了；这就是属于用户的内存池，进行自我的内存管理；

这个大的内存池怎么管理比较好呢？本文采用单向链表的形式进行管理，如下图；
原理说明：

• 你可能会说，每个内存块都要占用几个字节用来存储链表指针和内存块大小，不是浪费吗？有舍才能有得，得 > 舍就是值得；

• 第一次申请内存之前，A_Block和 B_Block是没有的，pxFirstFreeBlock内存块的可用大小为大的全局数组所剩空间，此时链表只有一个内存块，按申请的内存大小将pxFirstFreeBlock内存块分割成两个；

• 后面每次申请内存时，会按照已有的内存块去遍历链表，满足大小能否满足，满足了，剩余部分是否够再分割成一个块的；

• 你可以想象，这个数组变成了好多个内存块，2、4、12、23；

• 如果算法按上述实现，将会产生内存碎片，申请新的内存比已经申请过的内存块大时，就必须开辟新空间，链表中的很多内存将被浪费；

• 相邻地址的空闲内存块进行合并：每次释放内存块时，会将其重新放入空闲链表中，此时会判断前后的内存块和自己地址是否是相邻的，是就合并内存块，即内存碎片的回收

代码实现

敬请期待，最迟三天后更新~