没有操作系统的嵌入式系统中的malloc

Question

这个查询是关于使用malloc的内存分配的。

一般来说，我们所说的是malloc从堆中分配内存。

现在假设我有一个普通的嵌入式系统(没有操作系统)，我已经加载了正常的程序，我在我的程序中执行malloc。

在这种情况下，内存是从哪里分配的？

Answer 1

malloc()是一个通常由运行时库实现的函数。您是对的，如果您在操作系统上运行，那么malloc有时(但不是每次)都会触发系统调用，使操作系统将一些内存映射到您的程序的地址空间。

如果您的程序在没有操作系统的情况下运行，那么您可以将您的程序看作是对操作系统的。您可以访问所有地址，这意味着您只需将一个地址分配给一个指针，然后将该指针解除引用为读/写。

当然，您必须确保程序的其他部分不使用相同的内存，因此您编写了自己的内存管理器：

简单地说，您可以留出一个地址范围，供"memory-manager"用来存储已在使用的地址范围(存储在其中的数据结构可以像链表一样简单，也可以复杂得多)。然后，您将编写一个函数并调用它，例如，malloc()，它构成了内存管理器的函数部分。它查看前面提到的数据结构，以找到与参数指定的长度相同的范围地址，并返回指向该地址的指针。

现在，如果程序中的每个函数都调用malloc()，而不是随机写入自定义地址，那么您已经完成了第一步。您可以编写一个free()-function，它将查找在上述数据结构中给出的指针，并调整数据结构(在朴素的链表中，它将合并两个链接)。

Answer 2

唯一真正的答案是“你的编译器/库实现把它放在哪里”。

在我使用的嵌入式系统中，没有堆，因为我们还没有编写一个堆。

Answer 3

就像你说的那样。区别在于堆不是由操作系统提供的。毫无疑问，您的应用程序的链接器脚本将包含堆的分配。运行时库将对此进行管理。

在不运行操作系统或至少不运行Newlib的基于GCC的嵌入式系统中经常使用的sbrk C库的情况下，该库具有名为sbrk()的存根syscall函数。实现sbrk()是开发人员的责任，它必须根据堆管理器的请求提供更多的内存。通常，它只是递增一个指针并返回一个指向新块开始的指针，此后，库的堆管理器管理和维护新块，该新块可能与先前的块相邻，也可能不相邻。前面的链接包含一个示例实现。