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基于STM32原子戰(zhàn)艦板內(nèi)存管理源碼

作者：時(shí)間：2016-12-01 來源：網(wǎng)絡(luò)

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*/

//復(fù)制內(nèi)存，作用是將源地址的內(nèi)容復(fù)制到目標(biāo)地址

//*des:目的地址

//*src:源地址

//n:需要復(fù)制的內(nèi)存長度(字節(jié)為單位)

void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)

{ //“void *des”無類型指針，不能指向具體的數(shù)據(jù)，“void *des”無類型指針指向內(nèi)存中的數(shù)據(jù)類型由用戶自己確定

u8 *xdes=des;//目標(biāo)地址，“*xdes”轉(zhuǎn)換成u8類型，也可以理解為把目的地地址des存儲到xdes指針中

u8 *xsrc=src;

while(n--)*xdes++=*xsrc++;

}

//設(shè)置內(nèi)存

//*s:內(nèi)存首地址

//c :要設(shè)置的值

//count:需要設(shè)置的內(nèi)存大小(字節(jié)為單位)

void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)

{

u8 *xs = s;

while(count--)*xs++=c;

} //以*s為內(nèi)存首地址的count個(gè)字節(jié)中，填充c，即把c寫入到*s為首地址的內(nèi)存中，個(gè)數(shù)多少由count值決定

//內(nèi)存管理初始化

//memx:所屬內(nèi)存塊，要么SRAMEX==1（外部內(nèi)存）；要么SRAMIN（內(nèi)部內(nèi)存）==0

/*

const u32 memtblsize[2]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE};//內(nèi)存管理表大小

const u32 memblksize[2]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE}; //內(nèi)存分塊大小

const u32 memsize[2]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE}; //內(nèi)存總大小

*/

void mem_init(u8 memx) //如“mem_init(SRAMIN);”表示內(nèi)部內(nèi)存塊

{ //memmap，是16位的，mymemset，設(shè)置是針對8位的，那么1個(gè)16位的數(shù)據(jù)是不是2個(gè)8位組成的??？！

mymemset(mallco_dev.memmap[memx], 0,memtblsize[memx]*2);//內(nèi)存狀態(tài)表數(shù)據(jù)清零

//把u8類型的數(shù)據(jù)“0”填充到u16類型指針元素memmap[0]中（根據(jù)結(jié)構(gòu)體定義“u16 *memmap[2]; ”），memmap[0]=mem1mapbase==1250，

//也就是說“mallco_dev.memmap[memx]”在這里表示1250個(gè)內(nèi)部內(nèi)存塊用以存儲u16類型指針，

//“memtblsize[memx]”是什么呢？memtblsize[memx]即memtblsize[0]==1250個(gè)內(nèi)部內(nèi)存管理表,

//而mallco_dev.memmap[memx]是16位的，為了將其全部清零，所以乘以2.

mymemset(mallco_dev.membase[memx], 0,memsize[memx]); //內(nèi)存池所有數(shù)據(jù)清零

//memsize[0]==40K字節(jié)空間， mallco_dev.membase[memx]==40K字節(jié)空間，

mallco_dev.memrdy[memx]=1; //內(nèi)存管理初始化OK

}

/*

*/

//獲取內(nèi)存使用率

//memx:所屬內(nèi)存塊，要么SRAMEX==1（外部內(nèi)存）；要么SRAMIN（內(nèi)部內(nèi)存）==0

//返回值:使用率(0~100)

u8 mem_perused(u8 memx)

{

u32 used=0;

u32 i;

for(i=0;i {

if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++;

} //mallco_dev.memmap[memx][i]是二維數(shù)組。當(dāng)內(nèi)存塊初始化后該值為0，

return (used*100)/(memtblsize[memx]); //used*100，乘以100是將小數(shù)變成整數(shù)

}

//內(nèi)存分配(內(nèi)部調(diào)用)

//memx:所屬內(nèi)存塊

//size:要分配的內(nèi)存大小(字節(jié)數(shù))

//返回值:0XFFFFFFFF,代表錯(cuò)誤;其他,內(nèi)存偏移地址

//向memx存儲器申請size個(gè)字節(jié)的連續(xù)存儲空間，并將size個(gè)字節(jié)中首個(gè)字節(jié)的地址偏移值標(biāo)注出來，注意是地址偏移值而不是地址。

u32 mem_malloc(u8 memx,u32 size)

{

signed long offset=0;

u16 nmemb; //需要的內(nèi)存塊數(shù)

u16 cmemb=0;//連續(xù)空內(nèi)存塊數(shù)

u32 i;

if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先執(zhí)行初始化

/*

“mallco_dev.init(memx);”是什么意思？mallco_dev.init(memx)是結(jié)構(gòu)體變量mallco_dev的一個(gè)成員，本句中就是對結(jié)構(gòu)體成員的引用，即執(zhí)行

mem_init(u8 memx)函數(shù)的意思；如何引用結(jié)構(gòu)體中指向函數(shù)的指針變量成員？既然是指向函數(shù)的指針變量且有賦值，在引用時(shí)按照格式：

結(jié)構(gòu)體變量名.指向函數(shù)的指針變量名（形參）；

*/

if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配 memblksize[memx]==32

nmemb=size/memblksize[memx]; //獲取需要分配的連續(xù)內(nèi)存塊數(shù)

/*

c語言規(guī)定：除法的運(yùn)算結(jié)果與運(yùn)算對象的數(shù)據(jù)類型有關(guān)，兩個(gè)數(shù)都是int則商（即結(jié)果）是int，若商（即結(jié)果）有小數(shù)則省略掉小數(shù)點(diǎn)部分。本例中

size和memblksize[memx]都是int，所以結(jié)果只能是int。假設(shè)size<32,則nmemb==0；

c語言規(guī)定取余運(yùn)算的運(yùn)算對象必須是int。當(dāng)小數(shù)對大數(shù)取余時(shí)余（即結(jié)果）是小數(shù)本身；例如，在“if(size%memblksize[memx])nmemb++；”中，

假設(shè)size<32，則size%memblksize[memx]的結(jié)果是size值本身，所以執(zhí)行“nmemb++;”運(yùn)算，這時(shí)運(yùn)算結(jié)果是nmemb==1；如果size是32的整數(shù)倍則不執(zhí)行

“nmemb++;”運(yùn)算；

memtblsize[0]==1250，memtblsize[1]==6250，

mallco_dev.memmap[memx][offset]是什么意思？

*/

if(size%memblksize[memx])nmemb++;

for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整個(gè)內(nèi)存控制區(qū)

{

if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])cmemb++;//連續(xù)空內(nèi)存塊數(shù)增加，offset從1249->0變化

/*

如，{ memmap[0][149],memmap[0][148],...memmap[0][1],memmap[0][0]};實(shí)際上可以把“mallco_dev.memmap[memx][offset]”視為具有1250個(gè)變量的

一維數(shù)組，每個(gè)元素對應(yīng)的實(shí)際意義是對應(yīng)的一個(gè)內(nèi)存塊，順序是offset從1249（高）->0（低）變化；如果哪個(gè)變量等于0（即空閑）就執(zhí)行

“cmemb++;”操作，這樣就可以計(jì)算出連續(xù)空閑內(nèi)存塊數(shù)cmemb；切記！目的是要獲取連續(xù)的空閑的內(nèi)存塊數(shù)！這樣就必須結(jié)合下一句

“else cmemb=0;”來分析；如果沒有出現(xiàn)連續(xù)的空閑內(nèi)存塊（即數(shù)組順序相連的變量值沒有出現(xiàn)類似“0，0，0，0，0”這樣的情況），程序會執(zhí)行下一語

句“else cmemb=0;”即把上面的“cmemb”統(tǒng)計(jì)值清零，這樣程序就會在for循環(huán)里面繼續(xù)尋找符合“if(cmemb==nmemb)”條件的狀態(tài)出現(xiàn)，

如果for循環(huán)執(zhí)行完了還沒有出現(xiàn)符合“if(cmemb==nmemb)”條件的狀態(tài)，則返回0XFFFFFFFF結(jié)束本函數(shù)表示沒有找到符合條件的內(nèi)存塊。假

設(shè)：size=65，那么nmemb就是3即需要獲取連續(xù)3個(gè)內(nèi)存塊來存放65個(gè)字節(jié)，再假設(shè)數(shù)組順序相連的變量值出現(xiàn)了類似“0，0，0，0，0”這樣的情況（即有

連續(xù)4個(gè)空閑的內(nèi)存塊），這時(shí)就出現(xiàn)了符合“if(cmemb==nmemb)”條件的狀態(tài)，即當(dāng)cmemb計(jì)數(shù)計(jì)到3的時(shí)候（即出現(xiàn)了連續(xù)相連的3個(gè)內(nèi)存塊）就

符合“cmemb==nmemb”了，程序就自然進(jìn)入“if(cmemb==nmemb)”語句。

offset*memblksize[memx]代表什么呢？offset的取值范圍是0-1249，memblksize[memx]代表每個(gè)內(nèi)存塊的字節(jié)數(shù)即32，offset*memblksize[memx]就

是返回偏移地址值；也就是把連續(xù)空閑的內(nèi)存塊對應(yīng)的地址的首地址值標(biāo)注出來。

*/

else cmemb=0; //連續(xù)內(nèi)存塊清零

if(cmemb==nmemb) //找到了連續(xù)nmemb個(gè)空內(nèi)存塊

{

for(i=0;i {

mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;

}

return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址

}

}

return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配條件的內(nèi)存塊

}

//釋放內(nèi)存(內(nèi)部調(diào)用)

//memx:所屬內(nèi)存塊

//offset:內(nèi)存地址偏移

//返回值:0,釋放成功;1,釋放失敗;

u8 mem_free(u8 memx,u32 offset)

{

int i;

if(!mallco_dev.memrdy[memx])//未初始化,先執(zhí)行初始化

{

mallco_dev.init(memx); //本句等價(jià)于“mem_init(memx);”

return 1;//未初始化

}

if(offset {

int index=offset/memblksize[memx]; //偏移所在內(nèi)存塊號碼 memblksize[memx]==32，

int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index]; //內(nèi)存塊數(shù)量

for(i=0;i {

mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;

}

return 0;

}else return 2;//偏移超區(qū)了.

}

//釋放內(nèi)存(外部調(diào)用)

//memx:所屬內(nèi)存塊

//ptr:內(nèi)存首地址

void myfree(u8 memx,void *ptr)

{

u32 offset;

if(ptr==NULL)return;//地址為0.

offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase[memx];

mem_free(memx,offset);//釋放內(nèi)存

}

//分配內(nèi)存(外部調(diào)用)

//memx:所屬內(nèi)存塊

//size:內(nèi)存大小(字節(jié))

//返回值:分配到的內(nèi)存首地址.

//在memx存儲器中，找出size個(gè)字節(jié)的連續(xù)空閑的內(nèi)存空間，并將連續(xù)空閑的內(nèi)存空間指針值標(biāo)注出來；返回值就是這個(gè)指針值

/*

mallco_dev.membase[memx]即mallco_dev.membase[0]代表MCU內(nèi)部存儲器的40K字節(jié)中的第一個(gè)字節(jié)變量的地址，是u8類型指針變量，也就是說一個(gè)字節(jié)占用一個(gè)地址；換句話說，把內(nèi)部存儲器的40K字節(jié)的地址定義為一個(gè)“u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE]”數(shù)組，指針類型數(shù)組“u8 *membase[2];”的賦值是{mem1base,mem2base},而“mem1base,mem2base”分別是內(nèi)部內(nèi)存池和外部內(nèi)存池的數(shù)組名，各自首元素的地址亦是個(gè)指針常量；因?yàn)槭孪纫呀?jīng)定義

“u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE]”即“u8 mem1base[40K];”。如何理解“(void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset); ”呢？

1），已經(jīng)說過mallco_dev.membase[memx]是首個(gè)變量的地址即40k字節(jié)中首個(gè)字節(jié)的地址值；

2），“offset”是：向memx存儲器申請size個(gè)字節(jié)的連續(xù)空閑存儲空間，這個(gè)找到的連續(xù)空閑空間當(dāng)中首個(gè)字節(jié)的地址偏移值就是offset，offset==32（將32個(gè)字節(jié)空間組成一個(gè)內(nèi)存塊）*內(nèi)存塊號（如，假設(shè)向內(nèi)部存儲器申請64個(gè)字節(jié)的連續(xù)空閑存儲空間，通過“mem_malloc(memx,size); ”函數(shù)得到在第五個(gè)存儲塊開始有連續(xù)2個(gè)存儲快空閑可供使用（假設(shè)是5號和4號存儲快），因?yàn)槊總€(gè)存儲快有32個(gè)字節(jié)即有32個(gè)地址編號，4*32==128（這里的4是指第四塊），5*32==160（這里的5是指第五塊），那么這個(gè)160就是40K個(gè)字節(jié)編號當(dāng)中的地址偏移值offset，即128-192號就是第四塊和第五塊內(nèi)存塊所對應(yīng)的指針編號）；注意offset是地址偏移值而不是地址；為什么要引入地址偏移值這個(gè)概念呢？假設(shè)第一個(gè)字節(jié)的地址值是0x0000 6800，那么就知道（0x0000 6800+160）的值就是第五塊內(nèi)存的指針。

3），“(u32)mallco_dev.membase[memx]”代表指針類型數(shù)組，意義是內(nèi)部存儲器40K字節(jié)中的第一個(gè)字節(jié)變量的地址，原來存放的是u8類型數(shù)據(jù)的地址，現(xiàn)在強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換擴(kuò)展為u32類型；

4），(void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset); 轉(zhuǎn)換為無類型指針，指針值是32位，由此可知，“void *mymalloc(u8 memx,u32 size)”函數(shù)的返回值就是一個(gè)指針，即形參size所指向的由高向低的首個(gè)指針值；“void *mymalloc(u8 memx,u32 size)”是個(gè)指針類型函數(shù)，只能賦給指針。

*/

void *mymalloc(u8 memx,u32 size) //p=mymalloc(sramx,2048)

{

u32 offset;

offset=mem_malloc(memx,size);

if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;

else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);

}

//重新分配內(nèi)存(外部調(diào)用)

//memx:所屬內(nèi)存塊

//*ptr:舊內(nèi)存首地址

//size:要分配的內(nèi)存大小(字節(jié))

//返回值:新分配到的內(nèi)存首地址.

void *myrealloc(u8 memx,void *ptr,u32 size)

{

u32 offset;

offset=mem_malloc(memx,size);

if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;

else

{

mymemcpy((void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset),ptr,size); //拷貝舊內(nèi)存內(nèi)容到新內(nèi)存

// 把size個(gè)字節(jié)指針ptr復(fù)制到“（(u32)mallco_dev.membase[memx]+offset)”,

myfree(memx,ptr); //釋放舊內(nèi)存，因?yàn)樵趍em_malloc(memx,size)中已經(jīng)將連續(xù)空閑內(nèi)存塊標(biāo)注為1（已被占用），清除掉原來的標(biāo)記

return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset); //返回新內(nèi)存首地址，無類型指針

}

}

頭文件：

#ifndef __MALLOC_H

#define __MALLOC_H

typedef unsigned long u32;

typedef unsigned short u16;

typedef unsigned char u8;

#ifndef NULL

#define NULL 0

#endif

#define SRAMIN 0 //內(nèi)部內(nèi)存池

#define SRAMEX 1 //外部內(nèi)存池

//mem1內(nèi)存參數(shù)設(shè)定.mem1完全處于內(nèi)部SRAM里面

#define MEM1_BLOCK_SIZE 32 //內(nèi)存塊大小為32字節(jié)

#define MEM1_MAX_SIZE 40*1024 //最大管理內(nèi)存 40K

#define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE //內(nèi)存表大小

//mem2內(nèi)存參數(shù)設(shè)定.mem2的內(nèi)存池處于外部SRAM里面,其他的處于內(nèi)部SRAM里面

#define MEM2_BLOCK_SIZE 32 //內(nèi)存塊大小為32字節(jié)

#define MEM2_MAX_SIZE 200*1024 //最大管理內(nèi)存200K

#define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE //內(nèi)存表大小

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