管理私有堆[关闭]

Question

我在某些项目中看到（基本上很多 C/C++ 中的嵌入式应用程序），它们管理动态分配如下

• 在初始化期间获取大量内存（根据需要）。该区域被指定为该应用程序的堆。
• 跨不同例程的所有动态分配都是通过专为分配和维护（跟踪和调试分配）而设计的包装器在此内存中进行的。

问题：

Q1：上述设计的私有堆管理的优势。

Q2：C、Linux API 中是否有任何内置函数提供接口以在先前分配的块中进行动态分配。我翻遍了，但没能抓住它

Q3：如果 Q2 中提到的选项不可用。关于如何实现 Q2 中提到的目标的任何想法。

Answer 1

第一季度：

1. 性能 - 在堆被分配后（通常在初始化期间完成），所有未来的分配都非常快，它主要只是堆内的一些指针运算。
2. 碎片化 - 大内存块的单一分配可防止由于多个分配/释放造成的内存碎片。
3. 控制 - 拥有所有可用内存使系统更加健壮。这在分配失败是不可接受的情况下可能很重要。

预分配内存与后备列表的概念密切相关。

第二季度：

我不知道 C 中有这样的 API，但在 C++ 中实际上有内置的运算符可以帮助实现 - 请参阅 Placement new。 这样的实用程序也应该很容易在 C 中实现。

第三季度：

例如（非常高级）：

1. 分配内存。
2. 在内存中创建空闲空间块的堆结构（最初它将包含一个代表整个内存的块）。
3. 为占用的内存块创建一个堆结构（最初它是空的）。
4. 分配时 - 遍历堆并找到适当大小的块；从堆中删除它并填充新数据。计算块中的剩余内存并将其重新插入堆中。被占用的块插入到被占用的块堆中。
5. 释放时 - 从占用的块堆中删除块并将其插入空闲内存堆。

Answer 2

正如您所说，C/C++ 中的许多嵌入式应用程序使用不同的方法来获取您定义的动态内存。

我认为这样做基本上是为了减少内存的可用性和正确使用。

如果您尝试了解 malloc() 或 calloc() 函数如何在 c 中用于动态内存分配，那么您肯定会得到答案。我可以解释一下... 它（malloc）真正做的是维护一个空闲内存的链表。但最初，空闲列表是空的。当第一个 malloc() 被调用时，我们调用 sbrk() 来为空闲列表获取一块新的内存。这块内存被分割，一部分归还给用户，剩下的回到空闲链表。会有一个全局变量 malloc_head，它是空闲链表的头部。当 malloc() 被调用时，它会在它的列表中寻找一块足够大的内存。如果找到，则从链表中删除该内存并将其返回给用户。当 free() 被调用时，内存被放回链表中。现在，为了提高效率，如果空闲列表上有一块比请求大得多的内存块，那么它将该块分成两块——一个是请求的大小（填充到8) 和其余部分。其余的放在空闲列表中，请求大小的那一个返回给用户。

有关详细信息，请尝试参考http://web.eecs.utk.edu/~huangj/cs360/360/notes/Malloc2/lecture.html http://web.eecs.utk.edu/~huangj/cs360/360/notes/Malloc1/lecture.html

question1-> 现在对于您的第一个问题，优势可能是以更有效的方式节省内存和分配，这取决于正在实施的项目。

question2-> 我还没有看到 c 中的任何内置库或 API 可以这样做。

question3-> 要实现您自己的 API，您需要参考给定的 C 链接和 R&K 书。这本书解释得更详细。