heap_4内存管理

一、基础

1、静态大数组用于分配内存

cpp 复制代码

static uint8_t ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ];//编译期的静态数组，用于分配

2、块头链表

cpp 复制代码

typedef struct A_BLOCK_LINK
{
	struct A_BLOCK_LINK *pxNextFreeBlock;	/*<<下一块空闲内容*/
	size_t xBlockSize;						/*<<当前空闲块大小，最高位表示是否分配*/
} BlockLink_t;

3、头尾哨兵

cpp 复制代码

static BlockLink_t xStart;   /* 链表头（地址最小，xBlockSize=0） */
static BlockLink_t *pxEnd;   /* 链表尾（地址最大，标记"没有更多块了"） */

头哨兵：作为查找起始

尾哨兵：作为查找结束

二、prvHeapInit

1、从堆内存起点进行八字节对齐

2、初始化头哨兵，指向对对齐后的起点，大小为0

cpp 复制代码

xStart.pxNextFreeBlock = ( void * ) pucAlignedHeap;  /* 链表第一项 = 对齐后的起点 */
xStart.xBlockSize = ( size_t ) 0;                    /* 哨兵自身大小为 0 */

3、初始化尾哨兵，从堆内存尾部往前8个字节再向下对齐

4、初始化唯一空闲块也就是第一个空闲块，大小为可用堆-尾哨兵开销，指向尾哨兵

初始化后的ucHeap布局，头哨兵不在这块内存，但指向第一个空闲内存块

复制代码

ucHeap 数组（3072B）内部：

┌─────────────┐ 0x20000100（数组首地址，可能未对齐）
│ 对齐损失     │ 0~7 字节（不可用，prvHeapInit 里扣掉了）
├─────────────┤ ← pucAlignedHeap（对齐后的堆起点）
│ 块头 BlockLink_t │ 8 字节
│   ├ pxNextFreeBlock → 指向 pxEnd     ← 这就是"指向尾哨兵"的字段
│   └ xBlockSize    → 整个块的大小（含块头）
├─────────────┤
│ 空闲内容区    │ ← 真正能 malloc 出去的字节，当前整块都是空闲的
│   （约 3056B） │
├─────────────┤ ← pxEnd 地址（= 起点 + 总大小 - 8，向下对齐）
│ pxEnd 哨兵   │ 8 字节（xBlockSize=0, pxNextFreeBlock=NULL）
├─────────────┤
│ 尾部余量     │ 0~7 字节（pxEnd 对齐后剩下的，不可用）
└─────────────┘ 0x20000100 + 3072（数组末尾）

三、void *pvPortMalloc( size_t xWantedSize )

首先暂停任务调度，第一次调用时若没有初始化则进行初始化，将申请大小加上8字节块头，若剩余总空间大于总需要空间，则从头哨兵开始找第一个符合大小的内存块，内存块大小包含8字节块头和申请的内存大小。然后记录块的返回地址，把这块地方从空闲链表里摘除，将后续剩余空间作为一个新的空闲块放入空闲块链表，更新统计值，恢复任务调度。返回地址。

四、void vPortFree( void *pv )

首先往前8个地址找到块头，校验是否可以释放，可以的话就清楚标志位（最高位），然后挂起调度器，把空闲块大小加进总空闲数，调用prvInsertBlockIntoFreeList将该块插回空闲链表，prvInsertBlockIntoFreeList里的操作是首先从头哨兵开始找到该空闲块，判断前后是否也为空闲块，若是则合并，合并就是改大小字段和跳指针，然后链接进空闲块链表。