0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

单片机上用malloc()是个坑,有隐患?

无际单片机编程 来源:无际单片机编程 2024-02-22 15:53 次阅读

单片机研发前几年,一直没用过动态内存分配的功能,但是如果想成为软件架构设计师,这是绕不过的一道坎。

其实单片机很少使用c标准库自带的malloc()函数去动态分配内存,除非,你看老板不爽...

因为有缺陷,文章后面会提及。

一般是工程师借助现成的参考代码,然后重新设计内存管理代码,改进动态内存分配算法

不过代码难度挺大,c语言功底不好的,看到代码会失声痛哭....

不信?我装个逼给你看!

下图,是以前自己借鉴(抄袭),再吃透,后改进的内存管理代码,测试已解决内存碎片问题。

43ddafca-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

43f53000-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

代码没多少,却让我充分感受到,编程语言只是工具,编程思维才是灵魂

本来是计划用在无际单片机特训营项目6的,但是感觉太复杂了,怕老铁们学着学着来骂我,所以这代码就失宠了。

新手,或者有些一直从事比较简单产品工程师,可能无法理解,malloc的应用场景,到底在哪里?

我以无际单片机特训营项目3来举例几个使用场景,或许你就明白了。

1.malloc使用场景1:动态任务创建

学过我们项目3的老铁,不知道有没有发现一个问题。

在用我们那个"小系统"创建任务的时候,不够灵活,每次增加新的任务,要手动在头文件增加任务ID

441628d2-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

这样做的目的,是为了给下面这个任务结构体数组OS_Task,分配固定的内存空间。

44257da0-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

最后才是创建任务。

44347c74-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

如果使用动态内存分配,就可以省略前面步骤,直接创建任务,在任务创建函数里通过动态内存分配函数,给任务动态开辟一块内存,如果对RTOS有研究,应该知道我在讲什么..

2.malloc使用场景2:探测器列表

项目3是需要和不同的探测器(遥控器、门磁探测器、红外探测器、烟雾探测器等等)组网使用的。

我们做了一个菜单,在OLED屏上显示已经组网的探测器列表。

44428d14-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

每个主机,已经组网的探测器数量都不一样,有些主机最多支持组网255个探测器。

每个探测器都有探测器ID、组网标志、序号、名称等参数

44562c48-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

那是不是意味着,如果主机最大支持255个探测器,如果没有动态内存分配,就要提前定义能够存储255个探测器参数的结构体数组?

事实上,我想到两种方式。

第一种是先存到外部的flash里,用到了再读出来,程序操作起来麻烦,而且效率慢,优点是省RAM

第二种是直接分配255个探测器的静态存储空间,程序操作爽,效率高,但费RAM,还好特么用了STM32

我这个探测器列表菜单,用的是第二种方式,因为我主机对探测器数量的上限设置是20个,哈哈。

446149b6-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

对于这种功能需求,王炸的解决方案,就是用动态内存分配了!用时分配,用完释放!

但是,不建议直接用malloc()!!!

其实我第一次接触内存管理,是做蓝牙产品,用TI协议栈的时候。

当时有点奇怪的是,c语言标准库有malloc()动态内存分配和free()内存释放函数,osal系统为什么要自己写osal_mem_alloc()和osal_mem_free()?

直到后面自己做了一些复杂点的项目,自己也调过内存管理代码,才理解。

单片机上用malloc(),是个坑,有隐患。

我觉得内存碎片,是万恶之源。

malloc()函数本身只是动态分配内存,并没有直接解决内存碎片问题。

什么是内存碎片?

刚开始,我也不理解,什么是内存碎片,网上搜了很多相关内容,越绕越晕。

我尝试用通俗易懂的语言,长话短说,能不能理解,看基础和悟性了。

内存碎片分为两种:

1.外部碎片

想象一下,有一个大型的图书馆,图书馆的书架上摆满了各种各样的书籍,这些书籍大小可能不一样,书籍就像内存中的内存块(已被动态分配的内存),书架上的空位代表空闲内存(未被分配的内存或者被释放的内存)。

当读者借阅书籍后,书架上会留下一些空位。随着时间的推移,这些空位可能变得非常分散,就像散落在书架上的小块空间。

如果突然要存放一本很大很厚的书,到书架上时,可能很难找到足够大的连续空位来放置这本书。

那如果往后要存放的书,都是很大很厚的呢?

是不是虽然空位很多,但就是放不进去?那这块空间是不是就浪费掉了?

在内存分配时也是同理,如果频繁地用malloc()分配很多零散的内存块,每个内存块占用的字节数都不一样。

当这些内存块使用完,被free()释放以后,这块空闲内存,比如是8个字节,那下次,再有动态分配内存需求时,除非是8个字节或者以下才能使用这个内存块,如果是8个字节以上,这块内存块就相当于一直用不上,就浪费了。

所以说,即使总的空闲空间足够,但由于碎片化,也不好满足大内存块的分配请求。

这就是,在内存管理中,外部内存碎片化会导致系统无法为新的内存请求,分配足够的连续内存空间注意连续内存空间很重要,如果不连续,处理器就要不断从整个内存池去寻找,这样读取效率就会变低,这是内存碎片的影响。

2.内部碎片

内部内部碎片就是分配了内存空间,但未被使用的部分。

为此,我做了一个实验:

446f9796-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

上图程序里,我给p1和p2分配1个字节内存,实际却分配了8个字节的空间,在释放前这7个字节都不能再被分配,相当于7个字节空间就浪费了。

以上两种碎片的产生,会让程序产生一种很尴尬的现象,就是明明有很多空闲内存,但总是分配失败,甚至导致程序死机,而且这种死机现象,通常是没有规律的。

印象中,我以前解决碎片问题的方法,大概是,内存释放后,把该内存块后面所有已分配的内存块往前迁移。

447a7bf2-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

其实内存管理,就是开辟一个很大的数组,称内存池

449fd1fe-d157-11ee-a297-92fbcf53809c.png

然后后面所有的功能,比如动态内存分配,内存释放,都是基于这个大数组去完成,会涉及到数据结构,涉及到算法。

所以,数据结构和算法,这个时候针对性去学是最合适的

很多人项目都没做过,就去学,没什么鸟用,学完也不知道能干嘛。

说到这里,我相信你应该没有单片机上用malloc()的勇气了吧?

小批量生产可能测不出来,大批量生产就会陆续出现死机现象了,碰到了,就偷偷躲厕所里哭吧,这种问题能找死个人!

至于很多人说的,比如单片机不用malloc(),是因为内存资源有限,个人人为不是问题本质,一般能用上动态内存分配的产品,单片机内存资源都比较大。

本质就是用malloc()容易产生内存碎片,从而会引发一系列的问题,比如数据读取效率问题、稳定性问题等等...

PC上用malloc()估计也会存在内存碎片的问题,只是电脑内存动不动就上G,没有嵌入式设备这么敏感,当然PC可能还有别的方式去解决碎片化问题,这块我没做过,不做表态。





审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 单片机
    +关注

    关注

    5998

    文章

    43955

    浏览量

    620661
  • 探测器
    +关注

    关注

    14

    文章

    2432

    浏览量

    72050
  • C语言
    +关注

    关注

    180

    文章

    7523

    浏览量

    128021
  • OLED屏
    +关注

    关注

    0

    文章

    154

    浏览量

    20647
  • malloc
    +关注

    关注

    0

    文章

    52

    浏览量

    38

原文标题:为什么单片机上的程序不建议使用malloc?

文章出处:【微信号:nanshuqg,微信公众号:无际单片机编程】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    浅谈 malloc 函数在单片机上的应用

    聊聊 malloc函数 在单片机程序设计中怎么使用
    的头像 发表于 05-18 09:35 1484次阅读
    浅谈 <b class='flag-5'>malloc</b> 函数在<b class='flag-5'>单片机上</b>的应用

    求一labview单片机上的蓝牙模块接收数据的程序

    求一labview单片机上的蓝牙模块接收数据的程序
    发表于 04-27 14:51

    为什么在单片机上的程序不怎么使用malloc,而PC上经常使用?

    一样跑在硬件上的,它们属于一层次的。过去之所以没有区分出单片机上的程序和PC机上的程序的一些差异,就是没有弄明白这一点。由此,以前的一些疑惑也就解开了。为什么在单片机上的程序不怎么使
    发表于 05-03 13:33

    请问TTL烧录编程,单片机上要找哪五

    TTL烧录编程,单片机上要找哪五
    发表于 01-24 20:27

    如何在单片机上也可正常使用动态内存分配

    51单片机内存动态分配序言最近玩51单片机碰到一问题,51中malloc函数并不能像在PC上一样正常运行,这涉及到了内存池的概念。下面就来演示一下如何在
    发表于 11-19 07:36

    malloc的相关资料分享

    首先,malloc( )属于标准C语言函数,当然可以在单片机上使用,如STM32可以先在启动文件中设置heap的大小,再使用动态内存分配: Heap_Size EQU 0x00000200 \\也就
    发表于 11-26 08:27

    怎样去解决单片机使用malloc产生内存泄露的问题呢

    为什么单片机使用malloc会导致内存泄露呢?怎样去解决单片机使用malloc产生内存泄露的问题呢?
    发表于 01-27 06:23

    如何在单片机上摁键编辑信息可以在单片机上显示?

    做一设计求指导,就是想在单片机上摁键编辑信息可以在单片机上显示,并且能发送到电脑上,还能收到电脑的的信息。
    发表于 09-28 06:37

    链表在单片机上为什么的不多?

    链表在单片机上为什么的不多
    发表于 10-07 08:03

    32单片机上的uCOSII和FreeRTOS两实时操作系统什么区别?

    32单片机上的uCOSII和FreeRTOS两实时操作系统什么区别啊,在上班之后一般是的哪一类实时操作系统比较多啊
    发表于 10-27 08:07

    uip在单片机上的移植精讲

    uip在单片机上的移植精讲,内容包括基于单片机的网络编程概述、uIP协议栈分析、网络芯片的驱动等等
    发表于 03-01 17:48 11次下载

    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_
    的头像 发表于 06-25 08:54 2723次阅读
    分享可应用于<b class='flag-5'>单片机</b>的内存管理模块mem_<b class='flag-5'>malloc</b>

    关于stm32 MCU申请动态内存malloc的认识

    首先,malloc( )属于标准C语言函数,当然可以在单片机上使用,如STM32可以先在启动文件中设置heap的大小,再使用动态内存分配: Heap_Size EQU 0x00000200 \\也就
    发表于 11-18 16:21 14次下载
    关于stm32 MCU申请动态内存<b class='flag-5'>malloc</b>的认识

    记录单片机使用malloc产生内存泄露的问题及解决方法

    项目场景:单片机使用malloc产生内存泄露的问题问题描述:bug1:创建了一个结构体指针,通过malloc动态开辟内存的方式开辟了一段内存空间,然后进行写入数据修改数据的操作,但是下面的代码会导致
    发表于 12-03 10:21 8次下载
    记录<b class='flag-5'>单片机</b>使用<b class='flag-5'>malloc</b>产生内存泄露的问题及解决方法

    如何在单片机中使用malloc函数

    但是每个嵌入式 RTOS 都会有自己的内存管理方式,本文就来聊聊我对 malloc 函数在单片机程序设计中的一些看法。 本文并不是要说明在单片机中怎么使用 malloc函数,而是
    的头像 发表于 04-24 09:50 1802次阅读
    如何在<b class='flag-5'>单片机</b>中使用<b class='flag-5'>malloc</b>函数