基本概念

内存管理模块管理系统的内存资源，它是操作系统的核心模块之一，主要包括内存的初始化、分配以及释放。

在系统运行过程中，内存管理模块通过对内存的申请/释放来管理用户和OS对内存的使用，使内存的利用率和使用效率达到最优，同时最大限度地解决系统的内存碎片问题。

OpenHarmony LiteOS-M的内存管理分为静态内存管理和动态内存管理，提供内存初始化、分配、释放等功能。

• 动态内存：在动态内存池中分配用户指定大小的内存块。

  • 优点：按需分配。
  • 缺点：内存池中可能出现碎片。

• 静态内存：在静态内存池中分配用户初始化时预设（固定）大小的内存块。

  • 优点：分配和释放效率高，静态内存池中无碎片。
  • 缺点：只能申请到初始化预设大小的内存块，不能按需申请。

静态内存

运行机制

静态内存实质上是一个静态数组，静态内存池内的块大小在初始化时设定，初始化后块大小不可变更。

静态内存池由一个控制块LOS_MEMBOX_INFO和若干相同大小的内存块LOS_MEMBOX_NODE构成。控制块位于内存池头部，用于内存块管理，包含内存块大小uwBlkSize，内存块数量uwBlkNum，已分配使用的内存块数量uwBlkCnt和空闲内存块链表stFreeList。内存块的申请和释放以块大小为粒度，每个内存块包含指向下一个内存块的指针pstNext。

图 1 静态内存示意图

开发指导

使用场景

当用户需要使用固定长度的内存时，可以通过静态内存分配的方式获取内存，一旦使用完毕，通过静态内存释放函数归还所占用内存，使之可以重复使用。

接口说明

OpenHarmony LiteOS-M的静态内存管理主要为用户提供以下功能，接口详细信息可以查看API参考。

表 1 静态内存模块接口

 说明： 初始化后的内存池的内存块数量，不等于总大小除于内存块大小，因为内存池的控制块和每个内存块的控制头，都存在内存开销，设置总大小时，需要将这些因素考虑进去。

开发流程

本节介绍使用静态内存的典型场景开发流程。

1. 规划一片内存区域作为静态内存池。

2. 调用LOS_MemboxInit初始化静态内存池。

   初始化会将入参指定的内存区域分割为N块（N值取决于静态内存总大小和块大小），将所有内存块挂到空闲链表，在内存起始处放置控制头。

3. 调用LOS_MemboxAlloc接口分配静态内存。

   系统将会从空闲链表中获取第一个空闲块，并返回该内存块的起始地址。

4. 调用LOS_MemboxClr接口。

   将入参地址对应的内存块清零。

5. 调用LOS_MemboxFree接口。

   将该内存块加入空闲链表。

编程实例

本实例执行以下步骤：

1. 初始化一个静态内存池。

2. 从静态内存池中申请一块静态内存。

3. 在内存块存放一个数据。

4. 打印出内存块中的数据。

5. 清除内存块中的数据。

6. 释放该内存块。

   示例代码如下：

   #include "los_membox.h"
   
   VOID Example_StaticMem(VOID)
   {
       UINT32 *mem = NULL;
       UINT32 blkSize = 10;
       UINT32 boxSize = 100;
       UINT32 boxMem[1000];
       UINT32 ret;
   
       /*内存池初始化*/
       ret = LOS_MemboxInit(&boxMem[0], boxSize, blkSize);
       if(ret != LOS_OK) {
           printf("Membox init failed!\n");
           return;
       } else {
           printf("Membox init success!\n");
       }
   
       /*申请内存块*/
       mem = (UINT32 *)LOS_MemboxAlloc(boxMem);
       if (NULL == mem) {
           printf("Mem alloc failed!\n");
           return;
       }
       printf("Mem alloc success!\n");
   
       /*赋值*/
       *mem = 828;
       printf("*mem = %d\n", *mem);
   
       /*清除内存内容*/
       LOS_MemboxClr(boxMem, mem);
       printf("Mem clear success \n *mem = %d\n", *mem);
   
       /*释放内存*/
       ret = LOS_MemboxFree(boxMem, mem);
       if (LOS_OK == ret) {
           printf("Mem free success!\n");
       } else {
           printf("Mem free failed!\n");
       }
   
       return;
   }

结果验证

输出结果如下：

Membox init success!
Mem alloc success!
*mem = 828
Mem clear success   
*mem = 0
Mem free success!