没有操作系统的嵌入式系统中的malloc

Question

此查询涉及使用malloc分配内存。

通常我们所说的是malloc从堆中分配内存。

现在说我有一个普通的嵌入式系统（没有操作系统），我在我的程序中malloc加载了正常的程序。

在这种情况下，从哪里分配内存？

Answer 1

malloc（）是一个通常由运行时库实现的函数。你是对的，如果你在操作系统上运行，那么malloc有时会（但不是每次都）触发一个系统调用，使OS将一些内存映射到你程序的地址空间。

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视为 操作系统。您可以访问所有地址，这意味着您只需为指针分配一个地址，然后将该指针取消引用即可读/写。

当然，你必须确保程序的其他部分不是只使用相同的内存，所以你要编写自己的内存管理器：

简单地说，你可以预留“内存管理器”用来存储哪些地址范围的地址范围（存储在那里的数据结构可以是容易作为链表或更复杂）。然后你会写一个函数并调用它，例如 malloc（），它构成了内存管理器的功能部分。它查看提到的数据结构，以查找范围的地址，只要参数指定并返回指向它的指针。

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。你可以编写一个 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（在天然链表中，它将合并两个链接）。

Answer 2

唯一真正的答案是“编译器/库实现的任何地方”。

在我使用的嵌入式系统中，没有堆，因为我们还没有写过。

Answer 3

正如你所说的那样。不同之处在于操作系统不提供堆。您的应用程序的链接器脚本无疑将包含堆的分配。运行时库将管理它。

如果Newlib C库经常用于基于GCC的嵌入式系统，而不是运行操作系统或至少没有运行Linux，那么该库有一个名为sbrk（）的存根syscall函数。开发人员可以实现sbrk（）的强大功能，它必须根据请求为堆管理器提供更多内存。通常，它仅增加指针并返回指向新块开始的指针，此后库的堆管理器管理和维护新块，该新块可能与先前块相邻或不相邻。上一个链接包含一个示例实现。