RT-Thread-RT Thread 源码笔记：内存池RT-Thread问答社区

RT Thread 源码笔记：内存池

发布于 2024-12-08 17:15:19 浏览：212 订阅该版

[tocm]

# 内存池对象

堆说白了就是一大块连续的内存块，这块内存可任意切割。任意切割带来的问题便是可用的内存块会越来越零碎，可用的内存块无法拼在一起，为用户分配内存时需要花费时间找到符合要求的内存块，这一点不能满足使用场景的实时性要求。
那么我们把切割的粒度加大，切割时只能一块一块的切。那么我们相当于在维护多个内存块。我们维护时也可以充分利用这些内存块，比如在一个内存块里写入其他内存块的地址。分配给用户时，这些信息也不需要了，可以清除或者留着做其他用途。这些内存块以链表的形式串起来，解决了内存块无法拼接的问题。

内存池的成员组成图：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241208/87a36be411b7c450704e5f2e5965d130.png.webp)

关于内存池对象的操作委托给了object类。关于内存的回收，释放则是修改自身链表，调用堆的接口。

其实指针域完全是可以节省的，把指针数据写入到给用户的内存块，等到分配给用户时，再把数据清零。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241208/bb1730529272b9a1691320d2fe8688a6.png)

但看了free接口没有要求内存池对象handle。看样子熊大最初实现是想往智能指针这个方向写的。每个分配出的内存只能回到分配它的内存池对象，内存池对象拥有手下内存块的所有权。

```C
void *rt_mp_alloc(rt_mp_t mp, rt_int32_t time)
void rt_mp_free(void *block)
```

照这样看，每个块大小至少要80字节以上，指针域占用内存才能在5%以下。假设有32块，需要的内存则是2560B，对内存紧张的mcu来说，可能还好？

```C
------------------------------------------------------
STM32F103C8   SRAM（20K） 0x20000000--0x20005000      FLASH（64K) 0x08000000--0x08010000  (M3)

stm32w108    RAM(8K)  FLASH(128K)

stm32f051xx   RAM(8K)  FLASH(32-64K) (M0)

Stm32103VE   RAM(64K)  FLASH(512K)   (M3)

stm32f030c8   RAM(8K)  FLASH(64K)   (M0)

STM32F407ZGT6 RAM(192K)  FLASH(1024K) (M4)

STM32L051C8T6  RAM(8K)  FLASH(64K) (M0+)
————————————————
```

# 启发

实现接口的过程中有很多类型转换，一时绕不过弯来。（C语言其实是弱类型语言吧？）

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241208/0cfeea97d8bae216207bb5b9c4ab9cec.png.webp)

后面发现可以这样理解。接口实现里说白了就是一堆地址在传来传去，写来写去。而地址说白了就一串数字。这里的类型用法不是声明某个对象类型，而是去向编译器声明，这块内存，这个地址，我要按什么类型来写入，写入多少字节的数据。

比如在初始化内存块链表这里：

```C
/* initialize free block list */
    block_ptr = (rt_uint8_t *)mp->start_address;
    for (offset = 0; offset < mp->block_total_count; offset ++)
    {
        *(rt_uint8_t **)(block_ptr + offset * (block_size + sizeof(rt_uint8_t *)))
            = block_ptr + (offset + 1) * (block_size + sizeof(rt_uint8_t *));
    }

```

假设start_address为0x8000，offset=0。
`*（rt_uint8_t **）`的意思则是跳到地址为0x8000的内存，然后按rt_uint8_t*的类型写入数据，也就是写入4字节的数据，0x8000~0x8003。写入的数据也正是下一个内存块的地址，类型为指针。

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20241208/e3b7408770c785f37fdd89e514dd0646.png)

free的接口也是同理。

```C

/* get the control block of pool which the block belongs to */
    block_ptr = (rt_uint8_t **)((rt_uint8_t *)block - sizeof(rt_uint8_t *));
    mp        = (struct rt_mempool *)*block_ptr;

*block_ptr = mp->block_list;
    mp->block_list = (rt_uint8_t *)block_ptr;
```

block转换为`rt_uint8_t *`，是想纯粹地进行数值计算。得到地址H。把H存储的值M转换为mempool 地址，后续按内存池对象的内存结构去读取地址M。

block_list类型为`rt_uint8_t *`，为什么不是`rt_uint8_t **`？
首先这两者指针所占的大小相同。
`rt_uint8_t *`只是在表达这个变量值是一个单纯的数字，一个地址。`（type *）`则包含了按照该类型读取，写入地址的信息。

好奇看了一下怎么做到同一套接口下能换三个算法。原来是套了多层宏和条件编译。

rt_free等接口调用了`_MEM_FREE`，`__MEM_XX`会替换为对应算法的接口实现。条件编译后每个接口调用的`__MEM_XX`宏的内容就不一样。