阅读micropython源码-内存管理组件GC

最新推荐文章于 2024-04-10 08:27:08 发布

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本文深入探讨MicroPython的内存管理，特别是GC（垃圾收集）组件。从main.c的gc_init()和gc_sweep_all()函数出发，分析内存分配和垃圾回收机制。文章指出，gc负责管理特定内存区域，通过gc_alloc_table记录内存使用情况，并通过gc_collect()回收未使用的内存。同时，gc_collect()的实现依赖于CPU架构，需要针对不同平台定制。此外，文章还提及了系统栈和micropython堆的管理方式，以及如何处理内存溢出问题。

阅读micropython源码-内存管理组件GC

苏勇，2021年8月

文章目录

阅读micropython源码-内存管理组件GC

初探micropython中的内存管理机制

阅读micropython源码，从main()函数入手。在main()函数中，除了初始化功能组件，例如board_init()、tusb_init()和led_init()外，在正式初始化micropython之前，对mp_stack和gc进行了初始化，这两个组件操作了来自链接命令文件的四个保存了内存指针的变量。我猜想mp_stack和gc分别是管理micropython内部的栈和堆内存空间，但同时C运行环境还会使用系统默认的堆栈空间，那么，包含micropython的系统到底是如何管理内存的呢？

extern uint8_t _sstack, _estack, _gc_heap_start, _gc_heap_end;

int main(void) {
   
   
    board_init();
    tusb_init();
    led_init();

    mp_stack_set_top(&_estack);
    mp_stack_set_limit(&_estack - &_sstack - 1024);

    for (;;) {
   
   
        gc_init(&_gc_heap_start, &_gc_heap_end);
        mp_init();
        ...
        gc_sweep_all();
        mp_deinit();
    }

    return 0;
}

分析指定的内存相关参数

原本我是以mimxrt作为具体的移植对象进行阅读，但是mimxrt的linker file描述比较复杂，涉及到片内的好几块内存和外扩内存，所以最终我选择使用samd21q18a_flash.ld文件作为参考分析对象。samd21q18a_flash.ld描述的内存分配模型非常简单，全部使用片内FLASH和片内RAM，这也是一个典型的MCU内存分配系统：

/* Memory Spaces Definitions */
MEMORY
{
   
   
  rom      (rx)  : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 0x00040000
  ram      (rwx) : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 0x00008000
}

其中关于Stack的定义如下：

/* The stack size used by the application. NOTE: you need to adjust according to your application. */
STACK_SIZE = DEFINED(STACK_SIZE) ? STACK_SIZE : DEFINED(__stack_size__) ? __stack_size__ : 0x2000;

/* Section Definitions */
SECTIONS
{
   
   
    ...
    /* stack section */
    .stack (NOLOAD):
    {
   
   
        . = ALIGN(8);
        _sstack = .;
        . = . + STACK_SIZE;
        . = ALIGN(8);
        _estack = .;
    } > ram
    ...
}

但是“_gc_heap_start”和“_gc_heap_end”是mimxrt所独有的，所以只能硬着头皮看mimxrt的linker file。

MEMORY
{
   
   
  m_flash_config (RX) : ORIGIN = flash_config_start,    LENGTH = flash_config_size
  m_ivt          (RX) : ORIGIN = ivt_start,             LENGTH = ivt_size
  m_interrupts   (RX