LwIP之动态内存堆

内存堆其实就是一个数组。为了方便管理需要将内存堆首尾组织成内存块，因此多分配的2 * SIZEOF_STRUCT_MEM大小的空间

/* 内存堆空间 */
static u8_t ram_heap[MEM_SIZE_ALIGNED + (2 * SIZEOF_STRUCT_MEM) + MEM_ALIGNMENT];

动态内存堆会被组织成内存块，用于管理内存的分配和释放

/* 内存块结构体 */
struct mem {/* 指向后一个内存块 */mem_size_t next;/* 指向前一个内存块 */mem_size_t prev;/* 内存块是否被使用 1:被使用 0:未使用 */u8_t used;
};

初始化堆内存，将对内部组织成内存块链表。

/* 内存堆初始化 */
void mem_init(void)
{struct mem *mem;/* 内存堆地址 */ram = LWIP_MEM_ALIGN(ram_heap);/* 将内存堆首部组织成一个内存块，该内存块包含整个内存堆有效区域 */mem = (struct mem *)ram;mem->next = MEM_SIZE_ALIGNED;mem->prev = 0;mem->used = 0;/* 在内存堆尾部组织成一个内存块 */ram_end = (struct mem *)&ram[MEM_SIZE_ALIGNED];ram_end->used = 1;ram_end->next = MEM_SIZE_ALIGNED;ram_end->prev = MEM_SIZE_ALIGNED;/* 更新地址最低的空闲内存块 */lfree = (struct mem *)ram;
}

内存分配，从链表中找到一个合适的内存块，分配给程序。将剩下的内存组织成新的内存块，并挂接到链表。

/* 申请内存 */
void *mem_malloc(mem_size_t size)
{mem_size_t ptr, ptr2;struct mem *mem, *mem2;/* 内存申请不能为0 */if (size == 0) {return NULL;}/* 申请大小字节对齐 */size = LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(size);/* 申请大小最小12字节 */if(size < MIN_SIZE_ALIGNED) {size = MIN_SIZE_ALIGNED;}/* 内存申请不能超过内存堆 */if (size > MEM_SIZE_ALIGNED) {return NULL;}/* 遍历所有内存块 */for (ptr = (u8_t *)lfree - ram; ptr < MEM_SIZE_ALIGNED - size; ptr = ((struct mem *)&ram[ptr])->next) {/* 内存块地址 */mem = (struct mem *)&ram[ptr];/* 找出合适的内存块 */if ((!mem->used) && (mem->next - (ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM)) >= size) {/* 内存块过大 */if (mem->next - (ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM) >= (size + SIZEOF_STRUCT_MEM + MIN_SIZE_ALIGNED)) {/* 将多出来的内存重新组织成内存块 */ptr2 = ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM + size;mem2 = (struct mem *)&ram[ptr2];mem2->used = 0;mem2->next = mem->next;mem2->prev = ptr;/* 当前内存块标记为已使用，并将新内存块插入链表 */mem->next = ptr2;mem->used = 1;if (mem2->next != MEM_SIZE_ALIGNED) {((struct mem *)&ram[mem2->next])->prev = ptr2;}} else {/* 当前内存块标记为已使用 */mem->used = 1;}/* 当前内存块为地址最低的空闲内存块 */if (mem == lfree) {/* 更新地址最低的空闲内存块 */while (lfree->used && lfree != ram_end) {lfree = (struct mem *)&ram[lfree->next];}}/* 返回内存地址 */return (u8_t *)mem + SIZEOF_STRUCT_MEM;}}return NULL;
}

释放内存，将内存重新组织成内存块插入链表。相邻内存堆都空闲，需要合并。

/* 释放内存 */
void mem_free(void *rmem)
{struct mem *mem;if (rmem == NULL) {return;}/* 内存地址必须在内存堆中 */if ((u8_t *)rmem < (u8_t *)ram || (u8_t *)rmem >= (u8_t *)ram_end) {return;}/* 通过内存地址找出内存块结构体指针 */mem = (struct mem *)((u8_t *)rmem - SIZEOF_STRUCT_MEM);/* 将内存块标识为空闲 */mem->used = 0;/* 更新地址最低空闲块 */if (mem < lfree) {lfree = mem;}/* 合并空闲块 */plug_holes(mem);
}

/* 合并空闲块 */
static void plug_holes(struct mem *mem)
{struct mem *nmem;struct mem *pmem;/* 下一个内存块 */nmem = (struct mem *)&ram[mem->next];/* 下一个内存块未被使用，并且不是最后一个内存块 */if (mem != nmem && nmem->used == 0 && (u8_t *)nmem != (u8_t *)ram_end) {/* 更新地址最低的空闲内存块 */if (lfree == nmem) {lfree = mem;}/* 和后一个内存块合并 */mem->next = nmem->next;((struct mem *)&ram[nmem->next])->prev = (u8_t *)mem - ram;}/* 上一个空闲块 */pmem = (struct mem *)&ram[mem->prev];/* 上一个内存块未使用 */if (pmem != mem && pmem->used == 0) {/* 更新地址最低的空闲内存块 */if (lfree == mem) {lfree = pmem;}/* 和上一个内存块合并 */pmem->next = mem->next;((struct mem *)&ram[mem->next])->prev = (u8_t *)pmem - ram;}
}

除了基本的分配和释放，协议栈还mem_realloc函数和mem_calloc函数

mem_realloc函数，能够收缩内存，将原有的内存缩小。缩小的部分重新组织成内存块，挂接到链表。

/* 收缩内存 */
void *mem_realloc(void *rmem, mem_size_t newsize)
{mem_size_t size;mem_size_t ptr, ptr2;struct mem *mem, *mem2;/* 新内存大小字节对齐 */newsize = LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(newsize);/* 内存大小最小12字节 */if(newsize < MIN_SIZE_ALIGNED) {newsize = MIN_SIZE_ALIGNED;}/* 内存大小不能超过内存堆 */if (newsize > MEM_SIZE_ALIGNED) {return NULL;}/* 内存地址必须在内存堆中 */if ((u8_t *)rmem < (u8_t *)ram || (u8_t *)rmem >= (u8_t *)ram_end) {return rmem;}/* 通过内存地址找出内存块结构体指针 */mem = (struct mem *)((u8_t *)rmem - SIZEOF_STRUCT_MEM);/* 内存在内存堆中的偏移量 */ptr = (u8_t *)mem - ram;/* 计算内存块内存大小 */size = mem->next - ptr - SIZEOF_STRUCT_MEM;/* 只能缩小，不能扩展 */if (newsize > size) {return NULL;}/* 内存大小不变，直接返回 */if (newsize == size) {return rmem;}/* 下一个内存块空闲 */mem2 = (struct mem *)&ram[mem->next];if(mem2->used == 0) {mem_size_t next;/* 将切割下来的内存和下一个内存块合并 */next = mem2->next;ptr2 = ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM + newsize;if (lfree == mem2) {lfree = (struct mem *)&ram[ptr2];}mem2 = (struct mem *)&ram[ptr2];mem2->used = 0;mem2->next = next;mem2->prev = ptr;mem->next = ptr2;if (mem2->next != MEM_SIZE_ALIGNED) {((struct mem *)&ram[mem2->next])->prev = ptr2;}} /* 下一个内存块不空闲 */else if (newsize + SIZEOF_STRUCT_MEM + MIN_SIZE_ALIGNED <= size) {/* 将切割下来的内存重新组织成内存块 */ptr2 = ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM + newsize;mem2 = (struct mem *)&ram[ptr2];if (mem2 < lfree) {lfree = mem2;}mem2->used = 0;mem2->next = mem->next;mem2->prev = ptr;mem->next = ptr2;if (mem2->next != MEM_SIZE_ALIGNED) {((struct mem *)&ram[mem2->next])->prev = ptr2;}}/* 返回内存指针 */return rmem;
}

mem_calloc函数，申请内存的同时，将内存清空。

/* 申请内存并清零 */
void *mem_calloc(mem_size_t count, mem_size_t size)
{void *p;p = mem_malloc(count * size);if (p) {memset(p, 0, count * size);}return p;
}

LwIP之动态内存堆相关推荐

LwIP之动态内存池
先看memp_t,这是一个枚举体,定义了所有内存池的类型. typedef enum { #define LWIP_MEMPOOL(name,num,size,desc) MEMP_##name, # ...
LwIP 之五详解动态内存管理内存堆（mem.c/h）
写在前面目前网上有很多介绍LwIP内存的文章,但是绝大多数都不够详细,甚至很多介绍都是错误的!无论是代码的说明还是给出的图例,都欠佳!下面就从源代码,到图例详细进行说明. 目前,网络上多数文 ...
LwIP 之六详解内存池（memp.c/h）动态内存管理策略
对于嵌入式开发来说,内存管理及使用是至关重要的,内存的使用多少.内存泄漏等时刻需要注意!合理的内存管理策略将从根本上决定内存分配和回收效率,最终决定系统的整体性能.LwIP 就提供了动态内存堆管 ...
python 指针_C++的动态内存：C++的指针
在C++里,指针(pointer)变量被用来存储内存地址.C++要求使用特定的类型来定义指针.这个类型被用来指示需要如何去解释内存地址里的数据.我们已经知道,在计算机的内部,内存存储的是1和0,而C+ ...
LwIP 之六详解动态内存管理内存池（memp.c/h）
该文主要是接上一部分LwIP 之详解动态内存管理内存堆(mem.c/h),该部分许多内容需要用到上一篇的内容.该部分主要是详细介绍LwIP中的动态内存池.整个内存池的实现相较于内存堆来说,还是 ...
【C 语言】内存管理 ( 动态内存分配 | 栈 | 堆 | 静态存储区 | 内存布局 | 野指针 )
相关文章链接 : 1.[嵌入式开发]C语言指针数组多维数组 2.[嵌入式开发]C语言命令行参数函数指针 gdb调试 3.[嵌入式开发]C语言结构体相关的函数指针数组 4.[嵌入式开发 ...
内存区划分；内存分配；堆、栈概念分析；动态内存管理数据结构及程序样例；核心态与用户态...
一. 在c中分为这几个存储区1.栈 - 由编译器自动分配释放 2.堆 - 一般由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 3.全局区(静态区),全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初 ...
c语言malloc引用类型作参数,c语言中动态内存分配malloc只在堆中分配一片内存.doc...
c语言中动态内存分配malloc只在堆中分配一片内存 .C语言中动态内存分配(malloc)只在堆中分配一片内存,返回一个void指针(分配失败则返回0),并没有创建一个对象.使用时需要强制转换成恰当 ...
在堆区开辟内存（动态内存的开辟）
目录零.前言 1.基本概念 1.什么是动态内存 2.开辟动态内存的作用 1.在栈区开辟的空间 2.在堆区开辟空间 2.动态内存开辟的函数 1.void *malloc( size_t size ...

LwIP之动态内存堆

LwIP之动态内存堆相关推荐

最新文章

热门文章