這一篇，我們將深入討論內(nèi)存管理，所謂的內(nèi)存管理其實(shí)就是動(dòng)態(tài)內(nèi)存的管理，只有動(dòng)態(tài)內(nèi)存才會(huì)有生命周期，又開(kāi)始有結(jié)束，他才會(huì)有需要管理的問(wèn)題，例如我們?nèi)祟悾偃缡庆o態(tài)的內(nèi)存，從被定義開(kāi)始，他就是永恒存在的，不需要管理。

     在C語(yǔ)言中，經(jīng)常使用malloc()和free()函數(shù)來(lái)動(dòng)態(tài)的申請(qǐng)和釋放內(nèi)存，這種方式是基于堆來(lái)管理內(nèi)存的方式，這種方式在嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，會(huì)存在很多問(wèn)題隱患：

      1.頻繁的使用這種方式進(jìn)行內(nèi)存的分配和釋放，會(huì)把堆搞得支離破碎，并因?yàn)椴荒茉俜峙涓嗟膬?nèi)存而導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰。

      2.基于堆得內(nèi)存管理是浪費(fèi)的，所有的堆管理算法必須為每個(gè)被分配的塊維護(hù)某些頭部信息，造成內(nèi)存額外的開(kāi)銷。

      3.malloc()和free()函數(shù)在實(shí)際申請(qǐng)和釋放內(nèi)存的時(shí)候，執(zhí)行的時(shí)間是不可確定的，這意味著他們潛在的可能需要一段長(zhǎng)的時(shí)間，這與我們的實(shí)時(shí)原則是矛盾的。

      然而，堆的問(wèn)題并不僅僅限于以上這些，在多線程環(huán)境中使用堆時(shí)，會(huì)引入新的問(wèn)題，首先堆變成了一個(gè)共享資源，這引入了并發(fā)的問(wèn)題：

      1. malloc()和free()函數(shù)是不可重入的，也就是說(shuō)，他們不能從多個(gè)線程被安全的調(diào)用。當(dāng)然可以通過(guò)互斥體來(lái)彌補(bǔ)API無(wú)法重入的問(wèn)題，但是涉及到互斥體，你又該考慮線程阻塞的問(wèn)題以及由于互斥體的加入，是否會(huì)造成優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)的問(wèn)題，問(wèn)題似乎變得更復(fù)雜了。

      2.malloc()和free()是必須成雙入對(duì)，當(dāng)你需要使用時(shí)，申請(qǐng)了一塊內(nèi)存，當(dāng)你使用完該內(nèi)存時(shí)，一定要主動(dòng)地去釋放他，不然它會(huì)一直占用該內(nèi)存，變成了靜態(tài)內(nèi)存的存在，相當(dāng)于在動(dòng)態(tài)內(nèi)存里面開(kāi)了一塊靜態(tài)的內(nèi)存，當(dāng)你只開(kāi)一塊或者幾塊的時(shí)候，也沒(méi)問(wèn)題，怕就怕，某種情況下觸發(fā)了頻繁這樣的去申請(qǐng)內(nèi)存，而在使用完時(shí)，又沒(méi)有釋放，積少成多，你的堆就被消耗干凈了。

      3.與第二種方式相反，當(dāng)你申請(qǐng)了一塊內(nèi)存以后，在應(yīng)用程序還沒(méi)有使用完的時(shí)候，被意外釋放了，那么將會(huì)造成dangling指針，當(dāng)應(yīng)用程序再次使用該指針時(shí)你的應(yīng)用程序可能崩潰。

      4.堆相關(guān)的問(wèn)題是出名的難以測(cè)試。

      講了這么多堆的缺點(diǎn)，堆有個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)，可以申請(qǐng)可變大小的內(nèi)存塊，這是我們接下里介紹的內(nèi)存池的方式無(wú)法提供的，凡是總是有利有弊，引入內(nèi)存池是為了解決以上由于使用堆而帶來(lái)的那些問(wèn)題。

      為了更簡(jiǎn)單，更高性能和更安全的使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存，一個(gè)通用的方案是，定義一塊尺寸固定的堆，也被稱為內(nèi)存池，對(duì)于QF框架來(lái)說(shuō)，在管理動(dòng)態(tài)事件時(shí)，使用內(nèi)存池可能是一個(gè)更好的選擇。

      先來(lái)看看使用內(nèi)存池的缺點(diǎn)，首先他只能以一種固定尺寸的塊，但是事件的尺寸并不是統(tǒng)一的，所以為了支持所有的事件，塊的尺寸必須被定義為能夠支持的最大尺寸的事件，這樣會(huì)造成內(nèi)存的浪費(fèi)，折中的方案是定義多個(gè)不同尺寸的塊的內(nèi)存池，用于支持不同尺寸的事件，QF最大支持三種不同尺寸的內(nèi)存池，你可以定義小中大三種。

      接下里說(shuō)說(shuō)他的優(yōu)點(diǎn)：

      1.內(nèi)尺寸不會(huì)因?yàn)轭l繁的申請(qǐng)和釋放變得碎片化。

      2.申請(qǐng)的速度遠(yuǎn)快于堆申請(qǐng)速度，僅需臨界區(qū)操作，避免的阻塞的情況。

      3.動(dòng)態(tài)的事件管理完全由QF框架掌控，他自身就有垃圾回收機(jī)制，類似java，所以只管申請(qǐng)，不用擔(dān)心釋放問(wèn)題。

      事件的管理完全交給了QF框架，那么QF需要知道以下幾件事：

      1.這個(gè)事件需不需要我管理（動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)事件）。

      2.這個(gè)事件來(lái)自于哪個(gè)內(nèi)存池。

     3.這個(gè)事件在什么情況下被釋放（釋放條件）。 以上這些內(nèi)容在事件被定義時(shí)就被確認(rèn)了，也就是由事件本身來(lái)維護(hù)，如圖：

      關(guān)于內(nèi)存池的使用有兩種情況，一種是當(dāng)QF框架和其它RTOS一起使用時(shí)，他可以借用RTOS現(xiàn)有的消息隊(duì)列，這種情況后面講到QP+RTOS方案時(shí)，我們具體再聊，這里主要介紹一種原生的QF事件隊(duì)列，所謂原生就是由QF給出的解決方案。 首先我們來(lái)看一下QF是如何管理事件池的，其控制方案由一個(gè)控制塊+內(nèi)存池的方案組成：

      接下來(lái)我們看一下如何實(shí)際定義一個(gè)內(nèi)存池及如何從內(nèi)存池中申請(qǐng)內(nèi)存：

      1.先定義內(nèi)存池。 

      2.初始化內(nèi)存池。 

      3.為事件申請(qǐng)內(nèi)存

      動(dòng)態(tài)事件申請(qǐng)內(nèi)存不需要釋放，QF框架會(huì)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)回收事件內(nèi)存。