STM32F4_内存管理(Malloc、Free)

目录

前言

1. 内存管理介绍

1.1 分块式内存管理

2. 实验程序

2.1 main.c

2.2 Malloc.c

2.3 Malloc.h

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前言

        相信大家在学习C语言的过程中，都会学习到 malloc 动态开辟函数和 free 释放内存函数；这两个函数带给我们的优越性是：

        我们在使用一块内存的时候，通常都不会恰到好处的使用完定义的内存，可能我们定义的内存不够我们使用，也可能我们定义的内存会多，这样会造成内存浪费；所以在此基础之上引入malloc动态开辟函数，可以在定义一块内存的基础之上，随着我们的需要进行动态内存开辟；简单来说就是，定义的内存不够使用，就随着我们的需求一次一次的动态开辟内存；如果动态开辟的内存多余，就是要 free 函数释放掉动态开辟的空间；当然，当程序运行完以后，动态开辟的内存会自动的释放掉！

        STM32扩展的内存也存在这种情况；如果我们每次使用扩展内存的时候，都定义一个峰值的存储空间，那么难免造成内存空间的浪费，所以本节我们学习基于STM32的 malloc 动态内存开辟！

如果对malloc动态开辟函数和 free 空间释放函数不够了解，可参照以下笔记进行学习！！！

C语言_动态内存管理_light_2025的博客-优快云博客

1. 内存管理介绍

        内存管理是指软件运行时对计算机内存资源的分配和使用的技术。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在适当的时候释放和回收内存资源。内存管理的实现有很多种，其中最终都是要实现两个函数：malloc动态内存申请函数、free动态内存释放函数。

1.1 分块式内存管理

        分块式内存管理主要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，内存管理表的每一项对应内存池的一块内存。

内存管理表的项数表示的意义是：

        如果项数为0，那么相对应的内存块数量也为0，也就表示此时没有内存块被占用；如果项数非零，那么对应的内存块数也非零，此时项数为几对应的内存块数也为几，代表对应的内存块已经被占用，其数值代表被连续占用的内存块数。比方说：如果项数为10，那么算上这个项数，就表示分配了10个内存块给外部的指针。

内存分配方向：

        内存分配是从顶到底的分配方向。也就是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。

分配原理：

        当指针p调用malloc函数动态申请内存的时候，先去判断指针p要分配的内存块数m，然后从末端开始查找，直到找到m块连续的空内存块，然后把这m块空的内存块的内存管理项设置为m，表示对应块的内存被占用，最后将这m块对应的内存块地址返回给指针p，完成一次分配。

        注：如果从末端开始查找，查找结束还是没有找到对应的连续空内存块，就表示内存不足，此时将NULL返回给指针p，表示分配失败。

释放原理：

        当指针p申请的动态内存用完，需要释放的时候，调用free函数实现。free函数先找到内存地址所对应的内存块，然后找到与内存块所对应的内存管理表项目，得到指针p所占用的内存块数目m。然后将这m个内存管理表的项目都清零，标记完成一次内存释放。

2. 实验程序

实验功能：

        开机后，显示提示信息、KEY0用于申请内存，每次申请2K字节内存。KEY1用于写数据到申请的内存里面。KEY2用于释放内存。