- FreeRTOS代码剖析之1：内存管理Heap

一开始看这段代码的时候我还是有点迷惑的，为什么要用&ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ]进行与运算面不是用&ucHeap[ 0 ]呢？可以考虑以下的这种情况，假如堆数组地址为0x00000006，在默认情况下（portBYTE_ALIGNMENT=8）pucAlignedHeap的结果为0x00000000，但这个地址已经超出了堆数组的地址范围了，这样就容易修改内存其它地址上的值了。因此，用&ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ]进行运算是为了最后的运算结果还是在堆数组地址的范围内。

但是另一方面，FreeRTOS对堆数组进行地址对齐操作，这样的后果就是要是原本堆数组首地址没有对齐，则进行对齐操作后就会使堆大小改变了。因此，FreeRTOS对堆数组的大小进行重新定义。
/* A few bytes might be lost to byte aligning the heap start address. */
#define configADJUSTED_HEAP_SIZE ( configTOTAL_HEAP_SIZE - portBYTE_ALIGNMENT )

在Heap_1模型中，堆的模型如下图所示：

由于分配出去的内存空间不需要回收，因此每一次分配空间的时候只需要按需要的内存大小在空闲空间上分割出来就可以了。分割时，首先要检查需要的内存大小有没有超出空闲空间的大小，还要检查假如分配完空间后，其末地址是否溢出。假如没有超出空闲空间大小，出没有发生内存溢出现象，才进行分配，记录新分配空间的首地址到pvReturn，并重新记录新的空闲空间的首地址经NextFreeByte。代码如下：
/* Check there is enough room left for the allocation. */
if( ( ( xNextFreeByte + xWantedSize ) < configADJUSTED_HEAP_SIZE ) &&
( ( xNextFreeByte + xWantedSize ) > xNextFreeByte ) )/* Check for overflow. */
{
/* Return the next free byte then increment the index past this block. */
pvReturn = pucAlignedHeap + xNextFreeByte;
xNextFreeByte += xWantedSize;
}
traceMALLOC( pvReturn, xWantedSize );

代码最后的traceMALLOC( pvReturn, xWantedSize )是一个宏，用于输出内存分配的调试信息，这个宏定义在FreeRTOS.h中，默认为空，如果需要将这些调试信息输出到串口或其它东西，就可以修改这个宏将信息输出到所需要的地方。
到这里，分配内存的过程就几乎结束了，所以在第二步的最后就要调用xTaskResumeAll()将所有挂起的任务重新恢复。
当然，并不是所有的内存分配过程都会成功的，当内存分配失败的时候，如果在FreeRTOS.h中有定义宏configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK=1，则会调用一个勾子函数vApplicationMallocFailedHook()。在这个勾子函数中，用户可以进行其它一些必要的操作，这里就不展开描述了。
最后的最后，就是返回新分配内存的首地址pvReturn。如果分配失败则pvReturn就为NULL。
到这里，整个pvPortMalloc()的工作流程就结束了。

由于Heap_1的模型是只分配不回收，因此对于vPortFree()里的实现则是什么都不干。vPortInitialiseBlocks()则只是初始化xNextFreeByte而已。还有xPortGetFreeHeapSize()也只是用于返回剩余内存空间的大小而已，非常简单，也不用细讲了。

总结：这是我第一次写的威廉希尔官方网站 笔记，原本是想先剖析LwIP，然后再剖析FreeRTOS的。不过发现自己对TCP/IP的认识还不够深，对LwIP的好多代码还看不懂，因此还是先从FreeRTOS开始吧。希望接下来我能够坚持，把FreeRTOS的整个代码剖析完毕。我想对FreeRTOS进行剖析，不仅要剖析它的代码是怎么写的，还要剖析它的代码为什么要这样写的。感觉这个还是挻有价值的，毕竟FreeRTOS是一个免费的嵌入式操作系统，要是剖析之后能够对它进行优化，则对以后做产品有一个很大的帮助。呃，就这样吧。

文章转载自：帆星的天空的博客