嵌入式操作系统内核原理和开发最快最优最差内存分配算法.docx
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嵌入式操作系统内核原理和开发最快最优最差内存分配算法
嵌入式操作系统内核原理和开发（最快、最优、最差内存分配算法）
前面我们说到了基于链表的内存分配算法。
但是之前我们也说过，其实内存分配一般有三个原则，最快、最优和最差。
最快比较好理解，就是寻找到合适的节点就立即分配内存，我们在前面一篇博客采用的就是这个方法。
最优呢，就是寻找可以满足当前内存分配的最小节点，这样不会有很大的浪费，但是有可能会产生碎片节点。
最后一种就是最差分配算法，说是最差效果未必最差。
因为在大的内存分配的时候至少不会很快产生内存碎片，对整个系统的稳定来说有可能是好事。
所以这三种方法很难说哪一种好，哪一种不好，需要结合具体的应用场景客观进行分析。
不过话说回来，内存碎片是无论如何都避免不了的。
首先，为了灵活对这三种分配算法进行配置，我们定义了宏开关，需要哪个就把那个开关放开。
暂时默认打开的算法的是最快分配算法。
[cpp]viewplaincopy
1#defineMAX_SPEED_MALLOC1
2#defineMIN_SIZE_MALLOC0
3#defineMAX_SIZE_MALLOC0
因为之前已经讨论过最快分配算法，所以这里着重讨论的最优分配算法和最差分配算法。
又由于两者的差别极小，所以单独分析其中一种算法也行。
就拿最优分配算法来说，为了寻找到最小的节点，我们需要对整个链表进行遍历，这个还是比较消耗时间的。
[cpp]viewplaincopy
4while（pCur）
5{
6if（pCur->size>（size+sizeof（MNG_NODE）））
7{
8if（NULL==pFind||pFind->size>pCur->size）
9{
10pFind=pCur;
11}
12}
13
14pPre=pCur;
15pCur=pCur->next;
16}
寻找到pFind这个我们需要的节点之后，还需要从pFreeList中删除该节点。
所以，我们需要进一步的判断和分析，
[cpp]viewplaincopy
17if（NULL==pFind）
18returnNULL;
19
20pPre=find_previous_node_in_list（pFind,pFreeList）;
21if（NULL==pPre）
22pFreeList=pFreeList->next;
23else
24pPre->next=pFind->next;
25
26returnpFind;
首先判断pFind前面有没有节点，如果没有表示pFreeList就是pFind，那么pFreeList需要自行向后退缩；当然如果当前的pFind节点是有前节点的，那么只需要把前节点的next指针重新更改一下即可。
当然，这里还对原来的查找节点函数作了一下修改，使之更合理更通用。
[cpp]viewplaincopy
27/*************************************************
28*function:
findpreviousnode
29**************************************************/
30
31MNG_NODE*find_previous_node_in_list（MNG_NODE*pNode,MNG_NODE*pList）
32{
33MNG_NODE*pFind=pList;
34MNG_NODE*pPre=NULL;
35
36while（pFind&&pFind!
=pNode）
37{
38pPre=pFind;
39pFind=pFind->next;
40}
41
42if（NULL==pFind）
43returnNULL;
44
45returnpPre;
46}
上面也只是说了个大概，具体的内容可以参见下面的源代码。
既可以在VC上编译，也可以在GCC上面编译，都没有问题。
当然，如果本地os没有编译器，可以选择网上在线编译，也是个不错的选择。
[cpp]viewplaincopy
47/*************************************************
48*malloc&freeinlinknodealgorithm
49**************************************************/
50
51#include
52#include
53
54/*************************************************
55*structdefinition
56**************************************************/
57
58typedefstruct_MNG_NODE
59{
60struct_MNG_NODE*next;
61unsignedintsize;
62}MNG_NODE;
63
64
65/*************************************************
66*macrodeclaration
67**************************************************/
68
69#defineMAX_SPEED_MALLOC1
70#defineMIN_SIZE_MALLOC0
71#defineMAX_SIZE_MALLOC0
72
73#defineMEM_BUFFER_LENGTH（0x1<<24）
74
75
76/*************************************************
77*globalvariabledeclaration
78**************************************************/
79
80staticvoid*pGlbData;
81staticMNG_NODE*pFreeList;
82staticMNG_NODE*pAllocList;
83
84
85/*************************************************
86*functiondeclaration
87**************************************************/
88
89MNG_NODE*find_previous_node_in_list（MNG_NODE*pNode,MNG_NODE*pList）;
90
91
92/*************************************************
93*function:
addnodeintoheadlist
94**************************************************/
95
96staticvoidadd_node_into_list_head（MNG_NODE*pNode,MNG_NODE**ppList）
97{
98pNode->next=*ppList;
99*ppList=pNode;
100}
101
102
103#ifMAX_SPEED_MALLOC
104/*************************************************
105*function:
findbestfitnodeinmax_speed
106**************************************************/
107
108staticMNG_NODE*find_best_fit_node（unsignedintsize）
109{
110MNG_NODE*pFind=pFreeList;
111MNG_NODE*pPre=pFind;
112
113while（pFind&&pFind->size<（size+sizeof（MNG_NODE）））
114{
115pPre=pFind;
116pFind=pFind->next;
117}
118
119if（NULL==pFind）
120returnNULL;
121
122if（pFreeList==pFind）
123pFreeList=pFreeList->next;
124else
125pPre->next=pFind->next;
126
127returnpFind;
128}
129#endif
130
131
132#ifMIN_SIZE_MALLOC
133/*************************************************
134*function:
findbestfitnodeinminsize
135**************************************************/
136
137MNG_NODE*find_best_fit_node（unsignedintsize）
138{
139MNG_NODE*pCur=pFreeList;
140MNG_NODE*pPre=pCur;
141MNG_NODE*pFind=NULL;
142
143while（pCur）
144{
145if（pCur->size>（size+sizeof（MNG_NODE）））
146{
147if（NULL==pFind||pFind->size>pCur->size）
148{
149pFind=pCur;
150}
151}
152
153pPre=pCur;
154pCur=pCur->next;
155}
156
157if（NULL==pFind）
158returnNULL;
159
160pPre=find_previous_node_in_list（pFind,pFreeList）;
161if（NULL==pPre）
162pFreeList=pFreeList->next;
163else
164pPre->next=pFind->next;
165
166returnpFind;
167}
168#endif
169
170
171#ifMAX_SIZE_MALLOC
172/*************************************************
173*function:
findbestfitnodeinmaxsize
174**************************************************/
175
176MNG_NODE*find_best_fit_node（unsignedintsize）
177{
178MNG_NODE*pCur=pFreeList;
179MNG_NODE*pPre=pCur;
180MNG_NODE*pFind=NULL;
181
182while（pCur）
183{
184if（pCur->size>（size+sizeof（MNG_NODE）））
185{
186if（NULL==pFind||pFind->sizesize）
187{
188pFind=pCur;
189}
190}
191
192pPre=pCur;
193pCur=pCur->next;
194}
195
196if（NULL==pFind）
197returnNULL;
198
199pPre=find_previous_node_in_list（pFind,pFreeList）;
200if（NULL==pPre）
201pFreeList=pFreeList->next;
202else
203pPre->next=pFind->next;
204
205returnpFind;
206}
207#endif
208
209
210/*************************************************
211*function:
implementmemoryallocation
212**************************************************/
213
214staticvoid*_mem_malloc（unsignedintsize）
215{
216MNG_NODE*pOld;
217MNG_NODE*pNew;
218
219pOld=find_best_fit_node（size）;
220if（NULL==pOld）
221returnNULL;
222
223pNew=（MNG_NODE*）（（char*）pOld+sizeof（MNG_NODE）+pOld->size-（sizeof（MNG_NODE）+size））;
224pNew->size=size;
225pOld->size-=sizeof（MNG_NODE）+size;
226
227add_node_into_list_head（pOld,&pFreeList）;
228add_node_into_list_head（pNew,&pAllocList）;
229
230return（void*）（（char*）pNew+sizeof（MNG_NODE））;
231}
232
233
234/*************************************************
235*function:
memoryallocation
236**************************************************/
237
238void*mem_malloc（unsignedintsize）
239{
240if（0==size）
241returnNULL;
242
243if（size>（MEM_BUFFER_LENGTH-sizeof（MNG_NODE）））
244returnNULL;
245
246return_mem_malloc（size）;
247}
248
249
250/*************************************************
251*function:
findpreviousnode
252**************************************************/
253
254MNG_NODE*find_previous_node_in_list（MNG_NODE*pNode,MNG_NODE*pList）
255{
256MNG_NODE*pFind=pList;
257MNG_NODE*pPre=NULL;
258
259while（pFind&&pFind!
=pNode）
260{
261pPre=pFind;
262pFind=pFind->next;
263}
264
265if（NULL==pFind）
266returnNULL;
267
268returnpPre;
269}
270
271
272/*************************************************
273*function:
implementmemoryfree
274**************************************************/
275
276staticvoid_mem_free（MNG_NODE*pNode）
277{
278MNG_NODE*pPreNode;
279
280if（pNode==pAllocList）
281{
282pAllocList=pAllocList->next;
283add_node_into_list_head（pNode,&pFreeList）;
284return;
285}
286
287pPreNode=find_previous_node_in_list（pNode,pAllocList）;
288if（NULL==pPreNode）
289return;
290
291pPreNode->next=pNode->next;
292add_node_into_list_head（pNode,&pFreeList）;
293return;
294}
295
296
297/*************************************************
298*function:
freememoryfunction
299**************************************************/
300
301voidmem_free（void*pData）
302{
303if（NULL==pData）
304return;
305
306if（pData=（void*）（（char*）pGlbData+MEM_BUFFER_LENGTH））
307return;
308
309_mem_free（（MNG_NODE*）（（char*）pData-sizeof（MNG_NODE）））;
310}
311
312
313/*************************************************
314*function:
getmemorybuffer
315**************************************************/
316
317voidmem_init（）
318{
319pGlbData=（void*）malloc（MEM_BUFFER_LENGTH）;
320if（NULL==pGlbData）
321return;
322
323memset（pGlbData,0,MEM_BUFFER_LENGTH）;
324pFreeList=（MNG_NODE*）pGlbData;
325pFreeList->size=MEM_BUFFER_LENGTH-sizeof（MNG_NODE）;
326pAllocList=NULL;
327}
328
329
330/*************************************************
331*function:
freememorybuffer
332**************************************************/
333
334voidmem_exit（）
335{
336if（NULL!
=pGlbData）
337free（pGlbData）;
338
339pFreeList=NULL;
340pAllocList=NULL;
341}
342
343
344/*************************************************
345*function:
filestartshere
346**************************************************/
347
348intmain（intargc,char*argv[]）
349{
350mem_init（）;
351mem_exit（）;
352return1;
353}
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