嵌入式系统裸机编程的内存管理简介
在嵌入式裸机编程中，作为一名初级的coder。经常要与cpu、内存等打交道。cpu作为系统的动力源，其重要程度不言而喻。 但是，在裸机编程中，对内存的管理也不容忽视。如果稍微不注意，轻则，可能造成内存泄漏，重则造成内存访问异常。导致系统死机。 嵌入式产品，对稳定性要求及其严格。动不动就死机，那可就麻烦大了。以下，是我本人对嵌入式系统裸机编程的内存管理的一些简介。 1、尽量不使用库自带的malloc和free。
malloc和free在pc编程中是很好用的一种内存分配手段。但是，其在嵌入式中，就未必好用了。由于嵌入式裸机编程中，无mmu，即内存管理单元。无法实现对内存进行动态映射（不明白什么叫动态映射的同学，可以参考网上的资料）。也就是说，实际上，malloc和free并不能实现动态的内存的管理。这需要在启动阶段专门给其分配一段空闲的内存区域作为malloc的内存区。如stm32中的启动文件startup_stm32f10x_md.s中可见以下信息：
其中，heap_size即定义一个宏定义。数值为 0x00000800。heap_mem则为申请一块连续的内存，大小为 heap_size。简化为c语言版本如下： #define heap_size 0x00000800unsigned char heap_mem[heap_size] = {0}; 在这里申请的这块内存，在接下来的代码中，被注册进系统中给malloc和free函数所使用： __user_initial_stackheapldr r0, = heap_mem ; 返回系统中堆内存起始地址ldr r1, =(stack_mem + stack_size)ldr r2, = (heap_mem + heap_size); 返回系统中堆内存的结束地址ldr r3, = stack_membx lr 就如上面分析的那样，其实，在裸机编程的时候，对堆内存的管理。并非是智能化的，并非你想申请多少就多少。而是使用一块固定的内存用作堆内存的分配。这在设计的时候，往往不是最佳的方案。这块内存，如果被多次按照不同的大小进行申请，就会造成内存碎片。最终导致无法申请到足够的内存。导致系统运行出错。这在原本内存就已经很少的嵌入式系统中，更是不能接受的。所以，建议是把那个heap_size设置成 0 吧。放弃其使用吧。 而更为致命的是，有些malloc，free函数，由于工程人员的偷懒。实现甚至可能如下： unsigned char mem_buffer[512];unsigned char *mem_offset = & mem_buffer;void *malloc(int size){unsigned char *tmp = mem_offset; mem_offset += size;return (void *)tmp;}void free(void *mem){ mem_offset = mem;} 2、不用malloc、free的原因
一般单片机的内存都比较小，而且没有mmu,malloc 与free的使用容易造成内存碎片。而且可能因为空间不足而分配失败，从而导致系统崩溃，因此应该慎用，或者自己实现内存管理。如：《一个简单而强大的单片机内存管理器》 在函数中使用malloc，如果是大的内存分配，而且malloc与free的次数也不是特别频繁，使用malloc与free是比较合适的，但是如果内存分配比较小，而且次数特别频繁，那么使用malloc与free就有些不太合适了。 因为过多的malloc与free容易造成内存碎片，致使可使用的堆内存变小。尤其是在对单片机等没有mmu的芯片编程时，慎用malloc与free。如果需要对内存的频繁操作，可以自己实现一个内存管理。 使用动态内存分配，应分不同的应用场合。 对于在操作系统上运行的程序，实际的物理内存分配与释放使用操作系统来实现的，即使程序调用了 malloc和free物理内存并不会马上变化。物理内存的变化，直到系统的内存管理操作时才发生。 对于裸机跑在mcu上的程序，分配与释放内存都会造成实际物理内存的变化。因为此时物理内存的分配是由自己实现的，而内存管理我们自己并没有去做。这样，盲目的使用malloc与free恰恰并不好，反而会造成内存的不恰当使用。甚至于内存溢出。 所以，动态内存的使用前提是有一套好的内存管理方法，这样动态内存的使用才会合理使用内存。如果没有合适的内存管理代码，还是用静态内存好一些。 3、 更好的替代方案：内存池。
原文标题：嵌入式裸机编程中使用malloc、free会怎样？
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其中，heap_size即定义一个宏定义。数值为 0x00000800。heap_mem则为申请一块连续的内存，大小为 heap_size。简化为c语言版本如下： #define heap_size 0x00000800unsigned char heap_mem[heap_size] = {0}; 在这里申请的这块内存，在接下来的代码中，被注册进系统中给malloc和free函数所使用： __user_initial_stackheapldr r0, = heap_mem ; 返回系统中堆内存起始地址ldr r1, =(stack_mem + stack_size)ldr r2, = (heap_mem + heap_size); 返回系统中堆内存的结束地址ldr r3, = stack_membx lr 就如上面分析的那样，其实，在裸机编程的时候，对堆内存的管理。并非是智能化的，并非你想申请多少就多少。而是使用一块固定的内存用作堆内存的分配。这在设计的时候，往往不是最佳的方案。这块内存，如果被多次按照不同的大小进行申请，就会造成内存碎片。最终导致无法申请到足够的内存。导致系统运行出错。这在原本内存就已经很少的嵌入式系统中，更是不能接受的。所以，建议是把那个heap_size设置成 0 吧。放弃其使用吧。 而更为致命的是，有些malloc，free函数，由于工程人员的偷懒。实现甚至可能如下： unsigned char mem_buffer[512];unsigned char *mem_offset = & mem_buffer;void *malloc(int size){unsigned char *tmp = mem_offset; mem_offset += size;return (void *)tmp;}void free(void *mem){ mem_offset = mem;} 2、不用malloc、free的原因
一般单片机的内存都比较小，而且没有mmu,malloc 与free的使用容易造成内存碎片。而且可能因为空间不足而分配失败，从而导致系统崩溃，因此应该慎用，或者自己实现内存管理。如：《一个简单而强大的单片机内存管理器》 在函数中使用malloc，如果是大的内存分配，而且malloc与free的次数也不是特别频繁，使用malloc与free是比较合适的，但是如果内存分配比较小，而且次数特别频繁，那么使用malloc与free就有些不太合适了。 因为过多的malloc与free容易造成内存碎片，致使可使用的堆内存变小。尤其是在对单片机等没有mmu的芯片编程时，慎用malloc与free。如果需要对内存的频繁操作，可以自己实现一个内存管理。 使用动态内存分配，应分不同的应用场合。 对于在操作系统上运行的程序，实际的物理内存分配与释放使用操作系统来实现的，即使程序调用了 malloc和free物理内存并不会马上变化。物理内存的变化，直到系统的内存管理操作时才发生。 对于裸机跑在mcu上的程序，分配与释放内存都会造成实际物理内存的变化。因为此时物理内存的分配是由自己实现的，而内存管理我们自己并没有去做。这样，盲目的使用malloc与free恰恰并不好，反而会造成内存的不恰当使用。甚至于内存溢出。 所以，动态内存的使用前提是有一套好的内存管理方法，这样动态内存的使用才会合理使用内存。如果没有合适的内存管理代码，还是用静态内存好一些。 3、 更好的替代方案：内存池。
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