分享可应用于单片机的内存管理模块mem_malloc

本次给大家分享一位大佬写的应用于单片机内存管理模块mem_malloc，这个mem_malloc的使用不会产生内存碎片，可以高效利用单片机ram空间。

mem_malloc代码仓库：

❝

https://github.com/chenqy2018/mem_malloc

❞mem_malloc介绍一般单片机的内存都比较小，而且没有MMU，malloc 与free的使用容易造成内存碎片。而且可能因为空间不足而分配失败，从而导致系统崩溃，因此应该慎用，或者自己实现内存管理。

mem_malloc就是一个不会产生内存碎片的、适合单片机使用的内存管理模块。其与使用malloc的区别如。

「算法原理：」

定义一个数组作为动态分配的堆空间，低地址空间保存管理数据，高地址空间实际分配给用户的缓存（类似堆栈使用，分配是往中间靠拢），free时移动高地址用户空间（以时间换空间），使得未使用的空间都是连续的。

mem_malloc测试验证下面以小熊派IOT开发板来做实验。

实验过程很简单。准备一份开发板带串口打印的工程，下载mem_malloc，把mem_malloc.c、mem_malloc.h复制到工程目录下，并添加到工程里。

然后进行编译，编译过程可能会报错：

。.Srcmem_malloc.c（119）： error： #852： expression must be a pointer to a complete object type

这份代码在不同编译器下编译情况不同。gcc下编译不会报错，在keil下编译报如上错误。

keil编译器更严格些。报错原因是对mem_block结构体的mem_ptr成员进行操作，而mem_ptr成员的类型是void*，而mem_ptr成员参与运算时的增、减偏移量取决于mem_ptr的类型，所以这里我们需要指定类型。

我们把相关报错代码修改如：

再次编译就正常了。

下面简单看一下mem_malloc的代码。

「mem_malloc.h：」

#ifndef __MEM_MALLOC_H__#define __MEM_MALLOC_H__#ifdef __cplusplusextern “C” {

#endif#include 《stdio.h》 #include 《stdint.h》#include 《stdlib.h》#include 《string.h》#include 《stdarg.h》#pragma pack（1）typedef struct mem_block

{

void *mem_ptr;

unsigned int mem_size;

unsigned int mem_index;

}mem_block;

#pragma pack（）#define MEM_SIZE 128void print_mem_info（void）;

void print_hex（char *data， int len）;

void print_mem_hex（int size）;

int mem_malloc（unsigned int msize）;

int mem_realloc（int id， unsigned int msize）;

void *mem_buffer（int id）;

int mem_free（int id）;

#ifdef __cplusplus

}

#endif#endif

「mem_malloc.c：」

暂不贴出，感兴趣的小伙伴可以在上面的仓库地址自行下载阅读。在本公众号后台回复：mem_malloc，进行获取。

下面对mem_malloc进行测试验证。

测试代码作者也有给出，这里我们简单测试即可，进行了一些删减及增加了一些注释：

#include “mem_malloc.h”char mem_id［10］={0}; // 10块内存块void test_malloc（int i， int size）

{

printf（“------test_malloc-------

”）;

mem_id［i］ = mem_malloc（size）;

if（mem_id［i］ == 0）

{

printf（“malloc --- fail

”）;

printf（“size=%d

”， size）;

}

else

{

char *p = mem_buffer（mem_id［i］）;

memset（p， i， size）;

printf（“p = 0x%x， i=%d， id=%d， size=%d

”， （int）p， i， mem_id［i］， size）;

}

print_mem_hex（MEM_SIZE）;

}

void test_buffer（int i， int size）

{

printf（“------test_buffer-------

”）;

printf（“i=%d， id = %d， size=%d

”， i， mem_id［i］， size）;

char *p = mem_buffer（mem_id［i］）;

if（p ！= NULL）

{

memset（p， 0xf0+i， size）;

print_mem_hex（MEM_SIZE）;

}

else

{

printf（“test_buffer---fail

”）;

}

}

void test_realloc（int i， int size）

{

printf（“------test_realloc-------

”）;

printf（“i=%d， id = %d， size=%d

”， i， mem_id［i］， size）;

int ret = mem_realloc（mem_id［i］， size）;

if（ret）

{

char *p = mem_buffer（mem_id［i］）;

memset（p， 0xa0+i， size）;

print_mem_hex（MEM_SIZE）;

}

else

{

printf（“test_realloc---fail

”）;

}

}

void test_free（int i）

{

printf（“------test_free-------

”）;

printf（“i=%d， id = %d

”， i， mem_id［i］）;

if（mem_free（mem_id［i］））

print_mem_hex（ MEM_SIZE）;

}

void main（void）

{

print_mem_info（）; // 打印内存信息

test_malloc（1， 10）; // 给申请一块10个字节的内存，标记内存块id为1

test_malloc（2， 8）; // 给申请一块8个字节的内存，标记内存块id为2

test_malloc（3， 20）; // 给申请一块20个字节的内存，标记内存块id为2

test_free（2）; // 释放id为2的内存块的内存

test_malloc（4， 70）; // 申请一块70个字节的内存

test_free（1）; // 释放id为1的内存块内存

test_buffer（3， 20）; // 获取id为3的内存块地址，并往这个内存块重新写入0xf0+i的数据

test_realloc（3， 10）; // 重新分配内存，并往这个内存块重新写入0xa0+i的数据

for（int i=0; i《10; i++） // 释放所有内存块内存，已释放的不再重新释放

test_free（i）;

}

这里设定一个128字节的数组作为堆空间使用。其中数组前面存放的是申请到的内存块的信息，包括内存块地址、大小、索引信息，这三个数据各占4个字节，共12个字节。这里有设计到一个大小端模式的问题，STM32平台为小端模式，即数据的低位存储在内存的低地址中。

申请的内存块从128字节的尾部开始分配，再次申请的内存块依次往前移，释放的内存，则整体内存块往后移动，内存块之前不留空隙，即不产生内存碎片。

以上就是本次的分享，如有错误，欢迎指出，谢谢！

编辑：jq