Keil C動(dòng)態(tài)內存管理機制分析及改進(jìn)

　　1 相關(guān)數據結構、變量及說(shuō)明

　　在Keil C安裝目錄下的＼c5l＼lib目錄下，有實(shí)現init_mempool、mallloe和free這3個(gè)函數的C源文件init_mere．c、malloc．e和free．c。下面針對keil C7．5A版，將其中與動(dòng)態(tài)存儲管理相關(guān)的數據結構介紹如下：

　　該結構的next指向堆中的下一空閑內存塊，len表示該空閑塊除去該塊首部的struct__mem__結構所占的字節數后，該塊實(shí)際可用的字節數。由于next是一個(gè)指向XDATA區的指針，故在Keil C中應用程序所定義的堆空間應在XDATA段中定義。

　　在Keil C中，堆中的所有空閑內存塊是用一個(gè)單鏈表來(lái)管理的，struct_mere_即為該鏈表結點(diǎn)的結構，后面定義的宏AVAIL為該鏈表的首結點(diǎn)，為敘述方便，以下將該鏈表稱(chēng)為AVAIL鏈表。

　　#define AVAIL(__meM_avaiL_[O])

　　全局數組__meM_ avail_實(shí)際也是struct__mem__類(lèi)型，__mem_avail__[O]的next指向堆中首塊空閑塊。如果堆中已無(wú)空閑內存塊，則__mem_avail__[0]的next為NULL(0值)。為使程序代碼簡(jiǎn)潔，定義了宏AVAIL來(lái)代替__mem_avail__[O]。

　　2 init_mempool函數剖析

　　函數int_mempool(void_MALLOC_MEM_*pool，unsigned int size)失敗時(shí)將返回0，成功則返回一1，參數pool指向應用程序定義的堆空間，參數size為堆空間的字節數。如果應用程序提供的堆空間太小(size的值太小)，將失去實(shí)際意義，故函數將返回0表示失敗。當size參數足夠大，則會(huì )初始化AVAIL(即_mem_avail__[O])，使其next域指向pool參數所指向的堆空間，len域為pool參數所指向的堆空間的總字節數size。其在KeilC 7．5A庫中init_mem．C的源代碼如下：

　　在成功執行init_mempool函數后，將得到如圖1所示的一個(gè)數據結構。另外，鏈首結點(diǎn)AVAIL的len域記錄了整個(gè)堆的字節數。鏈首AVAIL結點(diǎn)的next域指向的是首塊空閑塊，當經(jīng)過(guò)多次的malloe函數而堆中投有空閑內存塊時(shí)，AVAIL結點(diǎn)的next域將為NULL值。

　　很明顯，從上面的if(pool==NULL){pool=1；size--；)這部分源代碼來(lái)看，如果應用程序中pool參數為空指針(pool為0)

　　部分程序員在調用init_mempool函數時(shí)，習慣將pool參數設為一個(gè)形如0xAAAA數字表示的絕對地址，如果不加特別防范，也是不妥的，因為Keil C可能會(huì )在此方式指定的堆空間中分配臨時(shí)變量。好的習慣是定義一個(gè)字節數組作為堆空間，再將數組名作為pool參數調用init_mempool函數。

　　在Keil C的聯(lián)機文檔中，指明了init_mempool在應用程序中只能被調用一次，那么，如果多次調用該函數又會(huì )有什么后果呢?從該函數的源代碼來(lái)分析，多次調用init_mempoo1函數，會(huì )導致重新初始化首結點(diǎn)AVAIL的next域和len域的值，將使AVAIL鏈表中的原有管理信息丟失，從而導致一些很難診斷的問(wèn)題。

　　對此問(wèn)題，可采用如下保護措施。當發(fā)現AVAIL鏈表中已有管理信息時(shí)，則返回失敗標志，函數直接返回。具體的方法是檢查AVAIL結點(diǎn)的len域，由于其被初始化為零，如果發(fā)現其值非零，則表明init_mempool函數已被成功調用過(guò)，此時(shí)函數直接返回。

　Keil C是常用的嵌入式系統編程工具，它通過(guò)init_mempool、mallloe、free等函數，提供了動(dòng)態(tài)存儲管理等功能。本文通過(guò)對init_mempool、mallloe和free這3個(gè)KeilC庫函數源代碼的分析，揭示其實(shí)現的原理和方法，并對其中的不足作了改進(jìn)，以使Keil C編程人員更好地應用動(dòng)態(tài)存儲管理。

　　1 相關(guān)數據結構、變量及說(shuō)明

　　在Keil C安裝目錄下的＼c5l＼lib目錄下，有實(shí)現init_mempool、mallloe和free這3個(gè)函數的C源文件init_mere．c、malloc．e和free．c。下面針對keil C7．5A版，將其中與動(dòng)態(tài)存儲管理相關(guān)的數據結構介紹如下：

　　該結構的next指向堆中的下一空閑內存塊，len表示該空閑塊除去該塊首部的struct__mem__結構所占的字節數后，該塊實(shí)際可用的字節數。由于next是一個(gè)指向XDATA區的指針，故在Keil C中應用程序所定義的堆空間應在XDATA段中定義。

　　在Keil C中，堆中的所有空閑內存塊是用一個(gè)單鏈表來(lái)管理的，struct_mere_即為該鏈表結點(diǎn)的結構，后面定義的宏AVAIL為該鏈表的首結點(diǎn)，為敘述方便，以下將該鏈表稱(chēng)為AVAIL鏈表。

　　#define AVAIL(__meM_avaiL_[O])

　　全局數組__meM_ avail_實(shí)際也是struct__mem__類(lèi)型，__mem_avail__[O]的next指向堆中首塊空閑塊。如果堆中已無(wú)空閑內存塊，則__mem_avail__[0]的next為NULL(0值)。為使程序代碼簡(jiǎn)潔，定義了宏AVAIL來(lái)代替__mem_avail__[O]。

　　2 init_mempool函數剖析

　　函數int_mempool(void_MALLOC_MEM_*pool，unsigned int size)失敗時(shí)將返回0，成功則返回一1，參數pool指向應用程序定義的堆空間，參數size為堆空間的字節數。如果應用程序提供的堆空間太小(size的值太小)，將失去實(shí)際意義，故函數將返回0表示失敗。當size參數足夠大，則會(huì )初始化AVAIL(即_mem_avail__[O])，使其next域指向pool參數所指向的堆空間，len域為pool參數所指向的堆空間的總字節數size。其在KeilC 7．5A庫中init_mem．C的源代碼如下：

　　在成功執行init_mempool函數后，將得到如圖1所示的一個(gè)數據結構。另外，鏈首結點(diǎn)AVAIL的len域記錄了整個(gè)堆的字節數。鏈首AVAIL結點(diǎn)的next域指向的是首塊空閑塊，當經(jīng)過(guò)多次的malloe函數而堆中投有空閑內存塊時(shí)，AVAIL結點(diǎn)的next域將為NULL值。

　　很明顯，從上面的if(pool==NULL){pool=1；size--；)這部分源代碼來(lái)看，如果應用程序中pool參數為空指針(pool為0)

　　部分程序員在調用init_mempool函數時(shí)，習慣將pool參數設為一個(gè)形如0xAAAA數字表示的絕對地址，如果不加特別防范，也是不妥的，因為Keil C可能會(huì )在此方式指定的堆空間中分配臨時(shí)變量。好的習慣是定義一個(gè)字節數組作為堆空間，再將數組名作為pool參數調用init_mempool函數。

　　在Keil C的聯(lián)機文檔中，指明了init_mempool在應用程序中只能被調用一次，那么，如果多次調用該函數又會(huì )有什么后果呢?從該函數的源代碼來(lái)分析，多次調用init_mempoo1函數，會(huì )導致重新初始化首結點(diǎn)AVAIL的next域和len域的值，將使AVAIL鏈表中的原有管理信息丟失，從而導致一些很難診斷的問(wèn)題。

　　對此問(wèn)題，可采用如下保護措施。當發(fā)現AVAIL鏈表中已有管理信息時(shí)，則返回失敗標志，函數直接返回。具體的方法是檢查AVAIL結點(diǎn)的len域，由于其被初始化為零，如果發(fā)現其值非零，則表明init_mempool函數已被成功調用過(guò)，此時(shí)函數直接返回。