Keil C是常用的嵌入式体系编程东西，它通过init_mempool、mallloe、free等函数，供给了动态存储办理等功能。本文通过对init_mempool、mallloe和free这3个KeilC库函数源代码的剖析，提醒其完成的原理和办法，并对其间的缺乏作了改善，以使Keil C编程人员更好地运用动态存储办理。
1 相关数据结构、变量及阐明
在Keil C装置目录下的\c5l\lib目录下，有完成init_mempool、mallloe和free这3个函数的C源文件init_mere.c、malloc.e和free.c。下面针对keil C7.5A版，将其间与动态存储办理相关的数据结构介绍如下;
#define _MALLOC_MEM_xdata /*该行在stdlib.h文件中*/
struct __mem__ {
struct __mem__ _MALLOC_MEM_ *next; /*单链表*/
unsigned int len; /*下一块长度*/
};
该结构的next指向堆中的下一闲暇内存块，len标明该闲暇块除掉该块首部的struct__mem__结构所占的字节数后，该块实践可用的字节数。因为next是一个指向XDATA区的指针，故在Keil C中运用程序所界说的堆空间应在XDATA段中界说。
在Keil C中，堆中的一切闲暇内存块是用一个单链表来办理的，struct_mere_即为该链表结点的结构，后边界说的宏AVAIL为该链表的首结点，为叙说便利，以下将该链表称为AVAIL链表。
typedef struct __mem__ __memt__;
typedef __memt__ _MALLOC_MEM_ *__memp__;
__memt__ _MALLOC_MEM_ __mem_avail__ [2] = {
{ NULL, 0 }, / * 堆中闲暇内存块头结点* /
{ NULL, 0 }, / * 未运用,但对f ree 函数避免丢掉堆空间或误将链表头加入到堆空间,却是有必要的* /
/ * 笔者注:__mem_avail__ [1]的存在,并不能避免堆丢掉,见后边free 函数剖析* /
};
#define AVAIL (__mem_avail__[0])
大局数组__meM_ avail_实践也是struct__mem__类型，__mem_avail__[O]的next指向堆中首块闲暇块。假如堆中已无闲暇内存块，则__mem_avail__[0]的next为NULL(0值)。为使程序代码简练，界说了宏AVAIL来替代__mem_avail__[O]。
2 init_mempool函数剖析
函数int_mempool(void_MALLOC_MEM_*
pool，unsigned int size)失利时将回来0，成功则回来一1，参数pool指向运用程序界说的堆空间，参数size为堆空间的字节数。假如运用程序供给的堆空间太小(size的值太小)，将失掉实践意义，故函数将回来0标明失利。当size参数足够大，则会初始化AVAIL(即_mem_avail__[O])，使其next域指向pool参数所指向的堆空间，len域为pool参数所指向的堆空间的总字节数size。其在KeilC 7.5A库中init_mem.C的源代码如下：
#define HLEN ( sizeof (__memt__) )
#define MIN_POOL_SIZE ( HLEN * 10)
int init_mempool (
void _MALLOC_MEM_ *pool, unsigned int size) {
if (size < MIN_POOL_SIZE)
return(0); / * 失利* /
if (pool = = NULL)
{ pool = 1 ; size – – ; }
AVAIL.next = pool ;
AVAIL.len = size ;
(AVAIL.next) -> next = NULL ;
(AVAIL.next) -> len = size – HLEN ;
return( -1); / * 成功* /
}
在成功履行init_mempool函数后，将得到如图1所示的一个数据结构。别的，链首结点AVAIL的len域记录了整个堆的字节数。链首AVAIL结点的next域指向的是首块闲暇块，当通过屡次的malloe函数而堆中投有闲暇内存块时，AVAIL结点的next域将为NULL值。
很明显，从上面的if(pool==NULL){pool=1;size–;)这部分源代码来看，假如运用程序中pool参数为空指针(pool为0)时，明显不能直接将AVAIL，的next域的值赋为空指针的(即赋为O)。将pool的值改为1，再将size的值减l，这样，init_mempool函数会在XDATA区中，从地址l开端，取size一1个字节作为堆来运用。假如源程序有界说在XDATA区的变量，则这些变量所占的存储单元也或许会被当成堆空间的一部分，这无疑是有潜在危险的。
部分程序员在调用init_mempool函数时，习气将pool参数设为一个形如0xAAAA数字标明的肯定地址，假如不加特别防备，也是不当的，因为Keil C或许会在此办法指定的堆空间中分配暂时变量。好的习气是界说一个字节数组作为堆空间，再将数组名作为pool参数调用init_mempool函数。
在Keil C的联机文档中，指明晰init_mempool在运用程序中只能被调用一次，那么，假如屡次调用该函数又会有什么结果呢?从该函数的源代码来剖析，屡次调用init_mempoo1函数，会导致从头初始化首结点AVAIL的next域和len域的值，将使AVAIL链表中的原有办理信息丢掉，然后导致一些很难确诊的问题。
对此问题，可采用如下保护措施。当发现AVAIL链表中已有办理信息时，则回来失利标志，函数直接回来。详细的办法是查看AVAIL结点的len域，因为其被初始化为零，假如发现其值非零，则标明init_mempool函数已被成功调用过，此刻函数直接回来。
3 malloc函数剖析
malloc函数的原形是void *malloc(unsigned intsize)，size参数为需动态请求的内存块的字节数。
malloc函数的算法是查找AVAIL链表中各结点next指针所指向的闲暇内存块。假如某块的闲暇字节数≥size参数，则中止查找，并从该块进行内存分配，回来一个指向所分配内存块的指针给运用程序。假如没有找到符合要求的闲暇内存块，则回来空指针给运用程序。
需求留意的是，AVAIL链表中除首结点AVAIL外，其他各节点坐落堆中各闲暇内存块开端处的一个struct__mem__结构中，其len域为该闲暇块总字节数减去sizeof(stiuct__mem)后的值，即该块实践闲暇的字节数;next域指向堆中下一闲暇内存块。
设链表节点p指向所找到的闲暇内存块，假如在p闲暇块分配size个字节后，剩下的字节数不多，则将p块从AVAIL链表中删去，然后回来一个指向p块偏移sizeof(struct__mem)处的指针。假如在p闲暇块分配size个字节后，该块仍剩下较多的字节数，则需对该块进行切割，将多出的这一部分保留在AVAIL链表中。(以下部分有省掉，全文请见本刊网站——编者注)
4 free函数剖析及改善
free函数的原形是void free(void xdata *memp)，参数memp指向所要开释的内存块。
在AVAIL链表中，各结点是按其所指闲暇内存块开端地址的巨细按升序摆放的。free函数的算法是在AVAIL链表中查一个节点p(其前驱为q)，当p节点所指空问内存块的地址大于参数memp所指内存块的开端地址时，则将memp块刺进到该节点之前，如没有找到这样的节点，则memp块插到链尾。在刺进memp块时，还将查看在memp块的前后是否存在地址相邻的闲暇内存块，假如有，则将memp块与相邻块兼并。(free库函数的部分源代码见本刊网站——编者注)
值得讨论的是最终一段将memp块与前一块(q块)兼并的这部分代码。假如在履行此部分代码之前，q指向首结点AVAIL，而此刻欲将q块与memp块兼并，明显是不合理的。实践上，此刻应当将q的next指针的值设为memp块的开端地址p0。因为KeilC7.5A中，free库函数的源程序中没有考虑这种特殊情况，因而或许会引发严重结果。
由源代码剖析可知，q指向首结点AVAIL，而此刻假如满意。memp块与q块兼并的断定条件，履行q>1en+=p0一>Len+HL，EN和q一>next=pO一>next后，不光不能收回内存，反而导致memp块丢掉;一起，AVAIL的len域的值也不正确。假如此刻pO一>next又为NULL，则会导致整个堆内存的丢掉。
笔者特在Keil C7.5 A版中规划了一个示例(见本刊网站)，用于引发该过错。要避免这种过错，只需将if((((char_MALLOC_MEM_*)q)+q一>len+HLEN)==pO)断定句子改为if((q!=&AVAIL)&&(((char_MALLOC_MEM_*)q)+q一>len+HLEN)==p0)即可。有爱好的可通过电子邮件与笔者联络(cqdoml@sina.com)。
