單片機如何對內(nèi)存進行管理

內(nèi)存管理，是指軟件運行時對計算機內(nèi)存資源的分配和使用的技術。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在適當?shù)臅r候釋放和回收內(nèi)存資源。前面我們有介紹過如何使用FSMC外擴SRAM，實現(xiàn)內(nèi)存容量的擴展。通過擴展后，我們可使用的內(nèi)存（外擴SRAM容量是1MB，STM32F103ZET6內(nèi)部SRAM有64KB）就比較多了。

盡管有這么多可使用的內(nèi)存，但我們還是得使用某種方式來有效管理這些內(nèi)存，這種方式和我們學習C語言時，使用malloc和free函數(shù)來申請內(nèi)存和內(nèi)存釋放類似，malloc用于申請內(nèi)存，free用于釋放內(nèi)存。本文我們就來介紹一種簡單的內(nèi)存管理方式：分塊內(nèi)存管理。該方法的實現(xiàn)原理如圖44.1.1所示：

從上圖我們可以看出，內(nèi)存管理由內(nèi)存池和內(nèi)存管理表兩部分組成，內(nèi)存池被分成n個內(nèi)存塊，然后對應內(nèi)存管理表，內(nèi)存管理表就是用來標識相應的內(nèi)存塊是否使用，我們可以對它進行設置。當相應的內(nèi)存管理表設置為0的時候，表示該內(nèi)存塊沒有被使用；而當內(nèi)存管理表設置為非零的時候，表示該內(nèi)存已被使用，而內(nèi)存管理表里面的數(shù)字表示當前申請內(nèi)存塊的數(shù)量，且申請的內(nèi)存塊是連續(xù)的。

從上圖中我們還可以看出內(nèi)存分配的方向是從底到頂?shù)姆峙浞较颍词紫葟淖钅┒碎_始找空內(nèi)存。通常當內(nèi)存管理剛初始化的時候，內(nèi)存表全部清零，表示沒有任何內(nèi)存塊被占用。

（1）內(nèi)存分配原理

當指針p調(diào)用malloc申請內(nèi)存的時候，先判斷p要分配的內(nèi)存塊數(shù)（m），然后從第n項開始，向下查找，直到找到m塊連續(xù)的空內(nèi)存塊（即對應內(nèi)存管理表項為0），然后將這m個內(nèi)存管理表項的值都設置為m（標記被占用），最后，把最后的這個空內(nèi)存塊的地址返回指針p，完成一次分配。注意，如果當內(nèi)存不夠的時候（找到最后也沒找到連續(xù)的m塊空閑內(nèi)存），則返回NULL給p，表示分配失敗。

（2）內(nèi)存釋放原理

當p申請的內(nèi)存用完，需要釋放的時候，調(diào)用free函數(shù)實現(xiàn)。free函數(shù)先判斷p指向的內(nèi)存地址所對應的內(nèi)存塊，然后找到對應的內(nèi)存管理表項目，得到p所占用的內(nèi)存塊數(shù)目m（內(nèi)存管理表項目的值就是所分配內(nèi)存塊的數(shù)目），將這m個內(nèi)存管理表項目的值都清零，標記釋放，完成一次內(nèi)存釋放。關于分塊式內(nèi)存管理，我們就介紹到這里，想要了解更多內(nèi)存管理的知識可以百度查找，網(wǎng)上也有很多這樣的介紹。