RT-Thread-【TLSF】TLSF内存管理算法的简单使用RT-Thread问答社区

【TLSF】TLSF内存管理算法的简单使用

发布于 2024-05-20 14:49:02 浏览：494 订阅该版

[tocm]

## 简介
TLSF算法是专门用作内存管理的算法，作为内存管理的算法它就逃不开初始化申请释放操作，那么这里就简单介绍一下这几个操作，让大家更好的上手使用这个开源算法。
如果大家不了解这个算法的话可以先阅读这篇文章：
[TLSF -- 内存管理中的超级英雄！](https://club.rt-thread.org/ask/article/83b7037a98bbbec5.html "TLSF -- 内存管理中的超级英雄！")
文章会按照以下顺序介绍，大家按需阅读：
1. 源文件获取
2. 堆区初始化
3. 内存申请
4. 内存释放

## 源文件获取
源代码可以直接从github上获取：
[https://github.com/mattconte/tlsf](https://github.com/mattconte/tlsf)
获取成功后，我们可以直接将tlsf.h和tlsf.c文件导入到我们的工程中就可以直接使用了。
## 堆区初始化
首先介绍一下堆区初始化设计的函数
```c
tlsf_t tlsf_create(void* mem);
tlsf_t tlsf_create_with_pool(void* mem, size_t bytes);
pool_t tlsf_add_pool(tlsf_t tlsf, void* mem, size_t bytes);
```
函数作用：

1.tlsf_t tlsf_create(void* mem);

根据传入的内存空间初始化堆管理器，返回初始化完成后的指针，指针指向管理器的头部，即mem指针指向的地址。
如下图：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240520/0a458acbe677491188cf3d61c8c58609.png)

2.pool_t tlsf_add_pool(tlsf_t tlsf, void* mem, size_t bytes);

函数用于将指定大小的内存块加入到堆管理器中。

3.tlsf_t tlsf_create_with_pool(void* mem, size_t bytes);

这个函数是上述两个函数的结合体，它的执行步骤如下：

- 调用tlsf_create创建堆管理器
- 将初始化之后剩余的内存加入到堆管理器中，即将上图中control_t后面的空间加入到堆管理器中。

基于上述的三个函数，我们可以有两种方式初始化堆区
方式一：
将一片内存（空间大小大于control_t结构体的内存）传入tlsf_create_with_pool函数进行初始化
> 这种方式适用于内存块大小比较大的情况

例：创建一个大小为8kb的字符数组，然后传入函数进行初始化
```c
char heap[8192];

tlsf_create_with_pool(heap, sizeof(heap));
```
方式二：
先创建堆管理结构体，然后再将另一块内存加入内存池
例：两块内存，一块用于堆管理器初始化，另一块用于加入内存池
> 这种方式适用于有多块内存的情况

```c
char heap_control[4096];
char heap[4096];

tlsf_t tlsf = tlsf_create(heap_control);
tlsf_add_pool(tlsf, heap, sizeof(heap))
```
> 注：tlsf_t 类型 实质为 void * 类型

## 内存申请
内存涉及的函数
```c
void* tlsf_malloc(tlsf_t tlsf, size_t bytes);
void* tlsf_realloc(tlsf_t tlsf, void* ptr, size_t size);
```
函数作用：

1.void* tlsf_malloc(tlsf_t tlsf, size_t bytes);

传入堆管理器的指针以及想要获取的内存大小，我们就可以获取到我们想要的内存空间，它的执行过程如下：
将bytes的大小转换成该大小在位图中的位置，如果该位置上有空闲空间能够分配，那么就将该空间分配出去，如果没有则寻找比它大的空间，并且这个空间是所有比bytes大的空间中最小的那个，找到了则对其进行分割并将目标大小的内存块分配出去，否则直接返回空。
具体的流程图如下：

![screenshot_image.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20240520/c1360616e4f3f521f4c1b964cf6a0567.png.webp)

2.void* tlsf_realloc(tlsf_t tlsf, void* ptr, size_t size);

该函数最主要的作用就是重新分配一份指定大小内存空间，这里不作详细讲解。
## 内存释放
内存释放就涉及一个函数
```c
void tlsf_free(tlsf_t tlsf, void* ptr);
```
它释放内存的步骤很好理解：

1. 如果释放内存的前一个内存块处于空闲状态，那么就将释放的内存与前一个内存块合并
2. 判断后一个内存的状态，如果空闲则与合并后的内存块再次合并
3. 将合并完成的内存块插入回内存池中

## 总结
基于这几个函数大家基本上是能够比较好的去使用tlsf算法管理内存了，如果大家在阅读文章时有什么疑问可以在评论区提问，我也会积极回复的。大家对tlsf算法感兴趣的话也可以阅读源码，它的源码真的超级工整好看，非常建议大家去阅读。