接着上面讲，使用内存池分配内存
我们介绍一种比较简单的办法来实现：分块式内存管理。下面我们介绍一下该方法
的实现原理，如图 43.1.1 所示：
从上图可以看出，分块式内存管理由内存池和内存管理表两部分组成。内存池被等分为 n块，对应的内存管理表，大小也为 n，内存管理表的每一个项对应内存池的一块内存。内存管理表的项值代表的意义为：当该项值为 0 的时候，代表对应的内存块未被占用，当该项值非零的时候，代表该项对应的内存块已经被占用，其数值则代表被连续占用的内存块数。比如某项值为 10，那么说明包括本项对应的内存块在内，总共分配了 10 个内存块给外部的某个指针。
内寸分配方向如图所示，是从顶到底的分配方向。即首先从最末端开始找空内存。当内存管理刚初始化的时候，内存表全部清零，表示没有任何内存块被占用。
1、分配原理
当指针 p 调用 malloc 申请内存的时候，先判断 p 要分配的内存块数（m），然后从第 n 项开始，向下查找，直到找到 m 块连续的空内存块（即对应内存管理表项为 0），然后将这 m 个内存管理表项的值都设置为 m（标记被占用），最后，把最后的这个空内存块的地址返回指针 p，完成一次分配。注意，如果当内存不够的时候（找到最后也没找到连续的 m 块空闲内存），则返回 NULL 给 p，表示分配失败。
2、释放原理
当 p 申请的内存用完，需要释放的时候，调用 free 函数实现。free 函数先判断 p 指向的内存地址所对应的内存块，然后找到对应的内存管理表项目，得到 p 所占用的内存块数目 m（内存管理表项目的值就是所分配内存块的数目），将这 m 个内存管理表项目的值都清零，标记释放，完成一次内存释放。
3、代码
malloc.c
#include "malloc.h"
//
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//内存管理 驱动代码
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//
//内存池(32字节对齐)
__align(32) u8 mem1base[MEM1_MAX_SIZE]; //内部SRAM内存池
__align(32) u8 mem2base[MEM2_MAX_SIZE] __attribute__((at(0XC01F4000))); //外部SDRAM内存池,前面2M给LTDC用了(1280*800*2)
__align(32) u8 mem3base[MEM3_MAX_SIZE] __attribute__((at(0X10000000))); //内部CCM内存池
//内存管理表
u32 mem1mapbase[MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE]; //内部SRAM内存池MAP
u32 mem2mapbase[MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0XC01F4000+MEM2_MAX_SIZE))); //外部SRAM内存池MAP
u32 mem3mapbase[MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE] __attribute__((at(0X10000000+MEM3_MAX_SIZE))); //内部CCM内存池MAP
//内存管理参数
const u32 memtblsize[SRAMBANK]={MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE,MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE}; //内存表大小
const u32 memblksize[SRAMBANK]={MEM1_BLOCK_SIZE,MEM2_BLOCK_SIZE,MEM3_BLOCK_SIZE}; //内存分块大小
const u32 memsize[SRAMBANK]={MEM1_MAX_SIZE,MEM2_MAX_SIZE,MEM3_MAX_SIZE}; //内存总大小
//内存管理控制器
struct _m_mallco_dev mallco_dev=
{
my_mem_init, //内存初始化
my_mem_perused, //内存使用率
mem1base,mem2base,mem3base, //内存池
mem1mapbase,mem2mapbase,mem3mapbase,//内存管理状态表
0,0,0, //内存管理未就绪
};
//复制内存
//*des:目的地址
//*src:源地址
//n:需要复制的内存长度(字节为单位)
void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n)
{
u8 *xdes=des;
u8 *xsrc=src;
while(n--)*xdes++=*xsrc++;
}
//设置内存
//*s:内存首地址
//c :要设置的值
//count:需要设置的内存大小(字节为单位)
void mymemset(void *s,u8 c,u32 count)
{
u8 *xs = s;
while(count--)*xs++=c;
}
//内存管理初始化
//memx:所属内存块
void my_mem_init(u8 memx)
{
mymemset(mallco_dev.memmap[memx],0,memtblsize[memx]*4); //内存状态表数据清零
mallco_dev.memrdy[memx]=1; //内存管理初始化OK
}
//获取内存使用率
//memx:所属内存块
//返回值:使用率(扩大了10倍,0~1000,代表0.0%~100.0%)
u16 my_mem_perused(u8 memx)
{
u32 used=0;
u32 i;
for(i=0;i<memtblsize[memx];i++)
{
if(mallco_dev.memmap[memx][i])used++;
}
return (used*1000)/(memtblsize[memx]);
}
//内存分配(内部调用)
//memx:所属内存块
//size:要分配的内存大小(字节)
//返回值:0XFFFFFFFF,代表错误;其他,内存偏移地址
u32 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size)
{
uint32_t *point_test;//测试
signed long offset=0;
u32 nmemb; //需要的内存块数
u32 cmemb=0;//连续空内存块数
u32 i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])mallco_dev.init(memx);//未初始化,先执行初始化
if(size==0)return 0XFFFFFFFF;//不需要分配
nmemb=size/memblksize[memx]; //获取需要分配的连续内存块数
if(size%memblksize[memx])nmemb++;
for(offset=memtblsize[memx]-1;offset>=0;offset--)//搜索整个内存控制区
{
point_test = &mallco_dev.memmap[memx][offset];测试,因为是u32 point_test=offset*4
if(!mallco_dev.memmap[memx][offset])
cmemb++;//连续空内存块数增加
else
cmemb=0; //连续内存块清零
if(cmemb==nmemb) //找到了连续nmemb个空内存块
{
for(i=0;i<nmemb;i++) //标注内存块非空
{
point_test = &mallco_dev.memmap[memx][offset+i];//测试
mallco_dev.memmap[memx][offset+i]=nmemb;
}
return (offset*memblksize[memx]);//返回偏移地址
}
}
return 0XFFFFFFFF;//未找到符合分配条件的内存块
}
//释放内存(内部调用)
//memx:所属内存块
//offset:内存地址偏移
//返回值:0,释放成功;1,释放失败;
u8 my_mem_free(u8 memx,u32 offset)
{
int i;
if(!mallco_dev.memrdy[memx])//未初始化,先执行初始化
{
mallco_dev.init(memx);
return 1;//未初始化
}
if(offset<memsize[memx])//偏移在内存池内.
{
int index=offset/memblksize[memx]; //偏移所在内存块号码
int nmemb=mallco_dev.memmap[memx][index]; //内存块数量
for(i=0;i<nmemb;i++) //内存块清零
{
mallco_dev.memmap[memx][index+i]=0;
}
return 0;
}else return 2;//偏移超区了.
}
//释放内存(外部调用)
//memx:所属内存块
//ptr:内存首地址
void myfree(u8 memx,void *ptr)
{
u32 offset;
if(ptr==NULL)return;//地址为0.
offset=(u32)ptr-(u32)mallco_dev.membase[memx];
my_mem_free(memx,offset); //释放内存
}
//分配内存(外部调用)
//memx:所属内存块
//size:内存大小(字节)
//返回值:分配到的内存首地址.
void *mymalloc(u8 memx,u32 size)
{
u32 offset;
offset=my_mem_malloc(memx,size);
if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;
else return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset);
}
//重新分配内存(外部调用)
//memx:所属内存块
//*ptr:旧内存首地址
//size:要分配的内存大小(字节)
//返回值:新分配到的内存首地址.
void *myrealloc(u8 memx,void *ptr,u32 size)
{
u32 offset;
offset=my_mem_malloc(memx,size);
if(offset==0XFFFFFFFF)return NULL;
else
{
mymemcpy((void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset),ptr,size); //拷贝旧内存内容到新内存
myfree(memx,ptr); //释放旧内存
return (void*)((u32)mallco_dev.membase[memx]+offset); //返回新内存首地址
}
}
malloc.h
#ifndef __MALLOC_H
#define __MALLOC_H
#include "sys.h"
//
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32开发板
//内存管理 驱动代码
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//创建日期:2016/1/13
//版本：V1.0
//版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2014-2024
//All rights reserved
//
#ifndef NULL
#define NULL 0
#endif
//定义三个内存池
#define SRAMIN 0 //内部内存池
#define SRAMEX 1 //外部内存池(SDRAM)
#define SRAMCCM 2 //CCM内存池(此部分SRAM仅仅CPU可以访问!!!)
#define SRAMBANK 3 //定义支持的SRAM块数.
//mem1内存参数设定.mem1完全处于内部SRAM里面.
#define MEM1_BLOCK_SIZE 64 //内存块大小为64字节
#define MEM1_MAX_SIZE 160*1024 //最大管理内存 160K
#define MEM1_ALLOC_TABLE_SIZE MEM1_MAX_SIZE/MEM1_BLOCK_SIZE //内存表大小
//mem2内存参数设定.mem2的内存池处于外部SDRAM里面
#define MEM2_BLOCK_SIZE 64 //内存块大小为64字节
#define MEM2_MAX_SIZE 28912 *1024 //最大管理内存28912K
#define MEM2_ALLOC_TABLE_SIZE MEM2_MAX_SIZE/MEM2_BLOCK_SIZE //内存表大小
//mem3内存参数设定.mem3处于CCM,用于管理CCM(特别注意,这部分SRAM,仅CPU可以访问!!)
#define MEM3_BLOCK_SIZE 64 //内存块大小为64字节
#define MEM3_MAX_SIZE 60 *1024 //最大管理内存60K
#define MEM3_ALLOC_TABLE_SIZE MEM3_MAX_SIZE/MEM3_BLOCK_SIZE //内存表大小
//内存管理控制器
struct _m_mallco_dev
{
void (*init)(u8); //初始化
u16 (*perused)(u8); //内存使用率
u8 *membase[SRAMBANK]; //内存池 管理SRAMBANK个区域的内存
u32 *memmap[SRAMBANK]; //内存管理状态表
u8 memrdy[SRAMBANK]; //内存管理是否就绪
};
extern struct _m_mallco_dev mallco_dev; //在mallco.c里面定义
void mymemset(void *s,u8 c,u32 count); //设置内存
void mymemcpy(void *des,void *src,u32 n);//复制内存
void my_mem_init(u8 memx); //内存管理初始化函数(外/内部调用)
u32 my_mem_malloc(u8 memx,u32 size); //内存分配(内部调用)
u8 my_mem_free(u8 memx,u32 offset); //内存释放(内部调用)
u16 my_mem_perused(u8 memx) ; //获得内存使用率(外/内部调用)
//用户调用函数
void myfree(u8 memx,void *ptr); //内存释放(外部调用)
void *mymalloc(u8 memx,u32 size); //内存分配(外部调用)
void *myrealloc(u8 memx,void *ptr,u32 size);//重新分配内存(外部调用)
#endif
main.c
main()
{
u8 *p=0;
u8 sramx=1; //外部sram
p=mymalloc(sramx,2048);//申请2K字节
myfree(sramx,p);//释放内存
memused=my_mem_perused(SRAMEX);//使用率
}
从上面代码：
const u32 memtblsize[SRAMBANK] //内存表大小
内存表指针为，指向的是是32位，每一块内存为64字节：0xFFFFFFFF*64Byte=64M，所以一次最大申请64M。每块为64字节，也就是说就算需要一个字节的空间，也会分配一块，即一次最小申请为分配64字节。6