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大家來討論一下動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存問提 |
| 作者：db10 欄目：ARM技術(shù) |
先看看一些基本概念：一、為什么用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配 但我們未學(xué)習(xí)鏈表的時(shí)候，如果要存儲(chǔ)數(shù)量比較多的同類型或同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的時(shí)候，總是使用一個(gè)數(shù)組。比如說我們要存儲(chǔ)一個(gè)班級(jí)學(xué)生的某科分?jǐn)?shù)，總是定義一個(gè)float型（存在0.5分）數(shù)組： float score[30]; 但是，在使用數(shù)組的時(shí)候，總有一個(gè)問題困擾著我們：數(shù)組應(yīng)該有多大？ 在很多的情況下，你并不能確定要使用多大的數(shù)組，比如上例，你可能并不知道該班級(jí)的學(xué)生的人數(shù)，那么你就要把數(shù)組定義得足夠大。這樣，你的程序在運(yùn)行時(shí)就申請(qǐng)了固定大小的你認(rèn)為足夠大的內(nèi)存空間。即使你知道該班級(jí)的學(xué)生數(shù)，但是如果因?yàn)槟撤N特殊原因人數(shù)有增加或者減少，你又必須重新去修改程序，擴(kuò)大數(shù)組的存儲(chǔ)范圍。這種分配固定大小的內(nèi)存分配方法稱之為靜態(tài)內(nèi)存分配。但是這種內(nèi)存分配的方法存在比較嚴(yán)重的缺陷，特別是處理某些問題時(shí)：在大多數(shù)情況下會(huì)浪費(fèi)大量的內(nèi)存空間，在少數(shù)情況下，當(dāng)你定義的數(shù)組不夠大時(shí)，可能引起下標(biāo)越界錯(cuò)誤，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重后果。 那么有沒有其它的方法來解決這樣的外呢體呢？有，那就是動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配。 所謂動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配就是指在程序執(zhí)行的過程中動(dòng)態(tài)地分配或者回收存儲(chǔ)空間的分配內(nèi)存的方法。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配不象數(shù)組等靜態(tài)內(nèi)存分配方法那樣需要預(yù)先分配存儲(chǔ)空間，而是由系統(tǒng)根據(jù)程序的需要即時(shí)分配，且分配的大小就是程序要求的大小。從以上動(dòng)、靜態(tài)內(nèi)存分配比較可以知道動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配相對(duì)于景泰內(nèi)存分配的特點(diǎn)： 1、不需要預(yù)先分配存儲(chǔ)空間； 2、分配的空間可以根據(jù)程序的需要擴(kuò)大或縮小。 二、如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配及其管理 要實(shí)現(xiàn)根據(jù)程序的需要?jiǎng)討B(tài)分配存儲(chǔ)空間，就必須用到以下幾個(gè)函數(shù) 1、malloc函數(shù) malloc函數(shù)的原型為： void *malloc (unsigned int size) 其作用是在內(nèi)存的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)中分配一個(gè)長度為size的連續(xù)空間。其參數(shù)是一個(gè)無符號(hào)整形數(shù)，返回值是一個(gè)指向所分配的連續(xù)存儲(chǔ)域的起始地址的指針。還有一點(diǎn)必須注意的是，當(dāng)函數(shù)未能成功分配存儲(chǔ)空間（如內(nèi)存不足）就會(huì)返回一個(gè)NULL指針。所以在調(diào)用該函數(shù)時(shí)應(yīng)該檢測返回值是否為NULL并執(zhí)行相應(yīng)的操作。 下例是一個(gè)動(dòng)態(tài)分配的程序： #include #include main() { int count,*array; /*count是一個(gè)計(jì)數(shù)器，array是一個(gè)整型指針，也可以理解為指向一個(gè)整型數(shù)組的首地址*/ if((array(int *) malloc(10*sizeof(int)))==NULL) { printf("不能成功分配存儲(chǔ)空間。"); exit(1); } for (count=0;count〈10;count++) /*給數(shù)組賦值*/ array[count]=count; for(count=0;count〈10;count++) /*打印數(shù)組元素*/ printf("%2d",array[count]); } 上例中動(dòng)態(tài)分配了10個(gè)整型存儲(chǔ)區(qū)域，然后進(jìn)行賦值并打印。例中if((array(int *) malloc(10*sizeof(int)))==NULL)語句可以分為以下幾步： 1）分配10個(gè)整型的連續(xù)存儲(chǔ)空間，并返回一個(gè)指向其起始地址的整型指針 2）把此整型指針地址賦給array 3）檢測返回值是否為NULL 2、free函數(shù) 由于內(nèi)存區(qū)域總是有限的，不能不限制地分配下去，而且一個(gè)程序要盡量節(jié)省資源，所以當(dāng)所分配的內(nèi)存區(qū)域不用時(shí)，就要釋放它，以便其它的變量或者程序使用。這時(shí)我們就要用到free函數(shù)。 其函數(shù)原型是： void free(void *p) 作用是釋放指針p所指向的內(nèi)存區(qū)。 其參數(shù)p必須是先前調(diào)用malloc函數(shù)或calloc函數(shù)（另一個(gè)動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)區(qū)域的函數(shù)）時(shí)返回的指針。給free函數(shù)傳遞其它的值很可能造成死機(jī)或其它災(zāi)難性的后果。 注意：這里重要的是指針的值，而不是用來申請(qǐng)動(dòng)態(tài)內(nèi)存的指針本身。例： int *p1,*p2; p1=malloc(10*sizeof(int)); p2=p1; …… free(p2) /*或者free(p2)*/ malloc返回值賦給p1，又把p1的值賦給p2，所以此時(shí)p1，p2都可作為free函數(shù)的參數(shù)。 malloc函數(shù)是對(duì)存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行分配的。 free函數(shù)是釋放已經(jīng)不用的內(nèi)存區(qū)域的。 所以由這兩個(gè)函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配并進(jìn)行簡單的管理了。 另外一個(gè)規(guī)擇：malloc與free要成對(duì)出現(xiàn) 它們是一對(duì)恩愛夫妻，malloc少了free就必然會(huì)慢慢地死掉。成對(duì)出現(xiàn)不僅體現(xiàn)在有多少個(gè)malloc就應(yīng)該有多少個(gè)free，還體現(xiàn)在它們應(yīng)盡量出現(xiàn)在同一函數(shù)里，“誰申請(qǐng)，就由誰釋放”，看下面的程序： CHAR * func(void) { CHAR *p; p = (CHAR *)malloc(…); if(p!=NULL) …; /* 一系列針對(duì)p的操作 */ return p; } /*在某處調(diào)用func()，用完func中動(dòng)態(tài)申請(qǐng)的內(nèi)存后將其free*/ CHAR *q = func(); … free(q); 上述代碼違反了malloc和free的“誰申請(qǐng)，就由誰釋放”原則，代碼的耦合度大，用戶在調(diào)用func函數(shù)時(shí)需確切知道其內(nèi)部細(xì)節(jié)！正確的做法是： /* 在調(diào)用處申請(qǐng)內(nèi)存，并傳入func函數(shù) */ CHAR *p=malloc(…); if(p!=NULL) { func(p); … free(p); p=NULL; } /* 函數(shù)func則接收參數(shù)p */ void func(CHAR *p) { … /* 一系列針對(duì)p的操作 */ } free后一定要置指針為NULL，防止其成為“野”指針 我的使用： 在C51里（不帶操作系統(tǒng)）我已經(jīng)是可以做動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的。但是在51實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)不像上面說的簡單，開始也是根據(jù)上面說的做的，但是發(fā)現(xiàn)在51里這樣做是不行的，后來終于實(shí)現(xiàn)了，那時(shí)必須在malloc之前調(diào)用一個(gè)init_mem（具體看KEIL庫函數(shù)就知道）的函數(shù)分配一個(gè)比較大的空間之后，再用malloc就在這個(gè)已經(jīng)分配的空間可以申請(qǐng)到內(nèi)存了，就可以用malloc和free成對(duì)無限的使用這塊大空間了。其實(shí)在51里說白了就是有限制的不是全自動(dòng)的動(dòng)態(tài)申請(qǐng)內(nèi)存。 問題：現(xiàn)在我在lpc3132里（不帶操作系統(tǒng)）這樣用。當(dāng)然不用象我51里一樣init_mem 來先確定一個(gè)大范圍，直接用malloc就可以申請(qǐng)到，并且連續(xù)申請(qǐng)500個(gè)10個(gè)字節(jié)大小的內(nèi)存沒有問題，當(dāng)我用完他的一部分再釋放free一部分。但是現(xiàn)在有個(gè)問題：我做了實(shí)驗(yàn)，當(dāng)我連續(xù)申請(qǐng)了5K大小的空間，每次申請(qǐng)的大小是10個(gè)字節(jié)，即連續(xù)調(diào)用malloc達(dá)體是500次。我看到都是OK的，但是在然后的使用中，部分的用free 釋放掉，當(dāng)然其中可能又要使用到malloc,這時(shí)使用malloc就申請(qǐng)不到內(nèi)存，但是我用了一個(gè)全局變量，即運(yùn)行一次malloc是加一，運(yùn)行一次free就減一，當(dāng)不能申請(qǐng)時(shí)發(fā)現(xiàn)此時(shí)的這個(gè)全局變量值是才為2。但是為什么申請(qǐng)不到？這個(gè)全局變量值開始malloc次即是500可以的。而中間釋放運(yùn)行free，再malloc就不行，難道free不起作用，在51這樣用為什么可以？ |
| 2樓： | >>參與討論 |
| 作者： computer00 于 2006/6/8 0:45:00 發(fā)布：
建議看看我的ARM_00_OS中的內(nèi)存管理函數(shù)~~~~~~~ http://bbs.21ic.com/club/bbs/list.asp?boardid=35&t=2089994&tp=%u770b%u770barm%u83dc%u9e1f%u5728arm7%u4e0a%u5199%u7684%u64cd%u4f5c%u7cfb%u7edf%u2014%u2014arm%u5708%u5708%u64cd%u4f5c%u7cfb%u7edf /********************************************************************************************** 本程序只供學(xué)習(xí)使用，不得用于其它任何用途，否則后果自負(fù)。 ARM_00_OS_Core.c file 作者：Computer-lov 建立日期：2006-5-1 修改日期：2006-5-15 版本：V1.0 版權(quán)所有，盜版必究。 任何技術(shù)問題可到我的博客上留言： http://computer00.21ic.org COPYRIGHT(C) Computer-lov 2006-2016 All rights reserved **********************************************************************************************/ #include <ADuC7027.H> #include "interrupt.h" #include "LED.H" #include "ARM_00_OS_TaskSwitch.H" #include "my_type.h" #include "ARM_00_OS_Core.H" #include "UART.H" #include "KEYS.H" #include "Task.h" #define OSMemoryLack 0x0000000100000000 /*錯(cuò)誤號(hào)：內(nèi)存資源不足*/ /********************************************************************************************** 功能：內(nèi)存管理。 入口參數(shù)1：Operation。操作方式�？梢栽O(shè)置為MEMORY_ALLOCATION（分配）、MEMORY_FREE（釋放）、統(tǒng)計(jì)使用量（MEMORY_STATISTIC） 入口參數(shù)2：StartAddr。起始地址，釋放內(nèi)存時(shí)使用。 入口參數(shù)3：Length。申請(qǐng)內(nèi)存或釋放內(nèi)存時(shí)的長度，單位為字節(jié)。但實(shí)際分配時(shí)，是按塊分配的，所以分配時(shí)， 實(shí)際分配到的數(shù)量可能會(huì)比指定的多，所以分配時(shí)，最好按塊的整數(shù)倍大小來指定分配長度。 返回：32無符號(hào)型整數(shù)。 當(dāng)操作為分配內(nèi)存時(shí)，返回32位的內(nèi)存首地址，返回0表示無足夠多的可以用內(nèi)存。 當(dāng)操作為釋放內(nèi)存時(shí)，返回1表示釋放成功。返回0表示釋放出錯(cuò)。 當(dāng)操作為統(tǒng)計(jì)內(nèi)存使用量時(shí)，返回的是內(nèi)存被使用的字節(jié)數(shù)。 當(dāng)操作為獲取緩沖池大小時(shí)，返回的是內(nèi)存緩沖池大小。 備注：緩沖池大小由OSSizeOfMemoryPool指定。每塊的大小由OSSizePerBlock指定 **********************************************************************************************/ uint32 OSMemoryManage(uint32 Operation,uint32 StartAddr,uint32 Length) { //內(nèi)存分配表 //內(nèi)存分配表是32位整數(shù)的一維數(shù)組。用每一位來表示一塊是否被使用。當(dāng)某位設(shè)置為1時(shí)，表示那一塊被使用。 //當(dāng)某位為0時(shí)，表示那一塊可用。 static uint32 OSMemoryTable[OSSizeOfMemoryPool/OSSizePerBlock/32]; static uint32 OSMemoryPool[OSSizeOfMemoryPool/4]; //內(nèi)存緩沖池。內(nèi)存緩沖池為一個(gè)大是數(shù)組 uint32 BlankCount; //統(tǒng)計(jì)空塊的計(jì)數(shù)器 uint32 Mask; //分配內(nèi)存時(shí)用的掩碼 volatile uint32 i,j; //循環(huán)用的變量 OSEnterCritical(); //進(jìn)入臨界段 SWITCH(Operation) //根據(jù)操作碼，選擇不同的操作 { case MEMORY_INIT: //如果是內(nèi)存初始化 { for(i=0;i<OSSizeOfMemoryPool/OSSizePerBlock/32;i++) { OSMemoryTable[i]=0; //則將整張內(nèi)存分配表清0 } OSExitCritical(); //退出臨界段 return 1; //返回1 } case MEMORY_ALLOCATION: //如果是內(nèi)存分配，則 { BlankCount=0; //先將內(nèi)存空塊的數(shù)量清0 for(i=0;i<(OSSizeOfMemoryPool/OSSizePerBlock/32);i++) //掃描整個(gè)內(nèi)存分配表 { Mask=1; //掩碼被設(shè)置為1，即最低位為1，其它位為0。 if(OSMemoryTable[i]==0xFFFFFFFF) //如果該字中的所以位都為1，表示該字節(jié)對(duì)應(yīng)的所有塊都被占用 { BlankCount=0; //空塊計(jì)數(shù)器置0 continue; //退出本次循環(huán)，查找下一個(gè)字 } for(j=0;j<32;j++) //掃描一個(gè)字的32個(gè)bit是否有空閑的RAM { if((Mask & OSMemoryTable[i])==0) //如果該位為0，表示該塊空閑 { BlankCount++; //空塊計(jì)數(shù)器加1。 } else { BlankCount=0; //如果遇到非空塊，則空塊計(jì)數(shù)器置0。 } if((BlankCount*OSSizePerBlock)>=Length) //如果空閑的RAM，大于或者等于需要的長度，那么分配成功 { //計(jì)算被分配到的內(nèi)存的起始地址，并將其保存在StartAddr中。 StartAddr=((uint32)OSMemoryPool)+(i*32+j+1)*OSSizePerBlock-OSSizePerBlock*BlankCount; while(1) //設(shè)置被使用的塊為1 { OSMemoryTable[i] |=Mask; //將已經(jīng)被分配的標(biāo)志為1 Mask>>=1; //調(diào)整掩碼的值 if(j==0) //如果已到最低位 { Mask=0x80000000; //則掩碼調(diào)整為第31位為1 j=32; &nbs |
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| 3樓： | >>參與討論 |
| 作者： lpc2000 于 2006/6/8 3:57:00 發(fā)布：
在嵌入式環(huán)境里，malloc和free要自己寫 不要去用現(xiàn)成的。 有的時(shí)候，malloc(0)回答1，還有free什么也不回，你怎么知道是不是free了呢？最好的是，寫自己的malloc和free，自己定malloc的范圍，自己來回挪指針。這樣你就不用擔(dān)心是malloc不對(duì)，還是free不對(duì)了。 例子的話，網(wǎng)上都有。比如, #define NULL 0 #define ALLOCSIZE 100 static CHAR allocbuf[ALLOCSIZE]; static CHAR *allocptr = allocbuf; CHAR *alloc(n) { if ( allocptr + n <= allocbuf + ALLOCSIＺＥ) { allocptr += n; return( allocptr - n ); } else { return ( NULL ); } } free( p ) { if ( p >= allocbuf && p < allocbuf + BUFSIZE ) { allocptr = p; } } |
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| 4樓： | >>參與討論 |
| 作者： twentyone 于 2006/6/8 10:48:00 發(fā)布：
RE 樓上的說的對(duì).大伙習(xí)慣用MALLOC和FREE是在WINDOWS/LINUX平臺(tái)下養(yǎng)成的習(xí)慣.在WINDOWS/LINUX平臺(tái)下,MALLOC和FREE是由操作系統(tǒng)提供支持的.如果你直接在板子上做開發(fā),又要用MALLOC和FREE的話,需要自己實(shí)現(xiàn),而且要注意分配好存儲(chǔ). |
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| 5樓： | >>參與討論 |
| 作者： slump 于 2006/6/8 12:33:00 發(fā)布：
ecos有完整c庫支持 不用費(fèi)心自己寫了:) |
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| 6樓： | >>參與討論 |
| 作者： db10 于 2006/6/8 22:03:00 發(fā)布：
研究了你寫的內(nèi)存管理程序 感覺不錯(cuò) 準(zhǔn)備在項(xiàng)目中用一用，感覺用自幾寫要放心點(diǎn)。 |
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| 7樓： | >>參與討論 |
| 作者： computer00 于 2006/6/8 23:44:00 發(fā)布：
當(dāng)時(shí)寫得太匆忙，剛看了一下，前面部分又做了一點(diǎn)點(diǎn)改動(dòng)： /********************************************************************************************** 功能：內(nèi)存管理。 入口參數(shù)1：Operation。操作方式。 可以設(shè)置為MEMORY_ALLOCATION（分配）、MEMORY_FREE（釋放）、MEMORY_STATISTIC（統(tǒng)計(jì)使用量） MEMORY_INIT（初始化）、MEMORY_TEST（內(nèi)存檢測）、GET_MEMORY_POOL_SIZE（獲取緩沖池大�。� 入口參數(shù)2：StartAddr。起始地址，釋放內(nèi)存時(shí)使用。 入口參數(shù)3：Length。申請(qǐng)內(nèi)存或釋放內(nèi)存時(shí)的長度，單位為字節(jié)。但實(shí)際分配時(shí)，是按塊分配的，所以分配時(shí)， 實(shí)際分配到的數(shù)量可能會(huì)比指定的多，所以分配時(shí)，最好按塊的整數(shù)倍大小來指定分配長度。 返回：32無符號(hào)型整數(shù)。 當(dāng)操作為分配內(nèi)存時(shí)，返回32位的內(nèi)存首地址，返回0表示無足夠多的可以用內(nèi)存。 當(dāng)操作為釋放內(nèi)存時(shí)，返回1表示釋放成功。返回0表示釋放出錯(cuò)。 當(dāng)操作為統(tǒng)計(jì)內(nèi)存使用量時(shí)，返回的是內(nèi)存被使用的字節(jié)數(shù)。 當(dāng)操作為獲取緩沖池大小時(shí)，返回的是內(nèi)存緩沖池大小。 備注：緩沖池大小由OSSizeOfMemoryPool指定。每塊的大小由OSSizePerBlock指定 **********************************************************************************************/ uint32 OSMemoryManage(uint32 Operation,uint32 StartAddr,uint32 Length) { //內(nèi)存分配表 //內(nèi)存分配表是32位整數(shù)的一維數(shù)組。用每一位來表示一塊是否被使用。當(dāng)某位設(shè)置為1時(shí)，表示那一塊被使用。 //當(dāng)某位為0時(shí)，表示那一塊可用。 static uint32 OSMemoryTable[OSSizeOfMemoryPool/OSSizePerBlock/32]; static uint32 OSMemoryPool[OSSizeOfMemoryPool/4]; //內(nèi)存緩沖池。內(nèi)存緩沖池為一個(gè)大是數(shù)組 uint32 BlankCount; //統(tǒng)計(jì)空塊的計(jì)數(shù)器 uint32 Mask; //分配內(nèi)存時(shí)用的掩碼 volatile uint32 i,j; //循環(huán)用的變量 OSEnterCritical(); //進(jìn)入臨界段 SWITCH(Operation) //根據(jù)操作碼，選擇不同的操作 { case MEMORY_INIT: //如果是內(nèi)存初始化 { for(i=0;i<OSSizeOfMemoryPool/OSSizePerBlock/32;i++) { OSMemoryTable[i]=0; //則將整張內(nèi)存分配表清0 } for(i=0;i<OSSizeOfMemoryPool/4;i++) //內(nèi)存緩沖池全部清0 { OSMemoryPool[i]=0; } OSExitCritical(); //退出臨界段 return 1; //返回1 } case MEMORY_ALLOCATION: //如果是內(nèi)存分配，則 { BlankCount=0; //先將內(nèi)存空塊的數(shù)量清0 for(i=0;i<(OSSizeOfMemoryPool/OSSizePerBlock/32);i++) //掃描整個(gè)內(nèi)存分配表 { if(OSMemoryTable[i]==0xFFFFFFFF) //如果該字中的所以位都為1，表示該字節(jié)對(duì)應(yīng)的所有塊都被占用 { BlankCount=0; //空塊計(jì)數(shù)器置0 continue; //退出本次循環(huán)，查找下一個(gè)字 } Mask=1; //掩碼被設(shè)置為1，即最低位為1，其它位為0。 for(j=0;j<32;j++) //掃描一個(gè)字的32個(gè)bit是否有空閑的RAM { if((Mask & OSMemoryTable[i])==0) //如果該位為0，表示該塊空閑 { BlankCount++; //空塊計(jì)數(shù)器加1。 } else { BlankCount=0; //如果遇到非空塊，則空塊計(jì)數(shù)器置0。 } if((BlankCount*OSSizePerBlock)>=Length) //如果空閑的RAM，大于或者等于需要的長度，那么分配成功 { //計(jì)算被分配到的內(nèi)存的起始地址，并將其保存在StartAddr中。 StartAddr=((uint32)OSMemoryPool)+(i*32+j+1)*OSSizePerBlock-OSSizePerBlock*BlankCount; while(1) //設(shè)置被使用的塊為1 { OSMemoryTable[i] |=Mask; //將已經(jīng)被分配的標(biāo)志為1 Mask>>=1; //調(diào)整掩碼的值 if(j==0) //如果已到最低位 { Mask=0x80000000; //則掩碼調(diào)整為第31位為1 j=32; i--; //移到下一位 } BlankCount--; //空塊計(jì)數(shù)減1 j--; //移到下一個(gè)字 if(BlankCount==0) //如果空塊計(jì)數(shù)器減到0，則標(biāo)志完畢 { OSExitCritical(); return StartAddr; //將啟始地址StartAddr返回 } } &n |
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| 8樓： | >>參與討論 |
| 作者： db10 于 2006/6/9 0:39:00 發(fā)布：
剛才用了以下感覺還可以 你又改了？跟以前的比是拿部分改動(dòng)了？ |
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| 9樓： | >>參與討論 |
| 作者： computer00 于 2006/6/9 23:56:00 發(fā)布：
改了一點(diǎn)點(diǎn)^_^ 添加了緩沖池清0 for(i=0;i<OSSizeOfMemoryPool/4;i++) //內(nèi)存緩沖池全部清0 { OSMemoryPool[i]=0; } if(OSMemoryTable[i]==0xFFFFFFFF) //如果該字中的所以位都為1，表示該字節(jié)對(duì)應(yīng)的所有塊都被占用 { BlankCount=0; //空塊計(jì)數(shù)器置0 continue; //退出本次循環(huán)，查找下一個(gè)字 } Mask=1; //掩碼被設(shè)置為1，即最低位為1，其它位為0。 以及把mask=1放到下面。 |
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