内存管理

内存管理简介

​ 在使用 FreeRTOS 创建任务、队列、信号量等对象的时候，FreeRTOS 一般都提供了两种方法，一种是动态地申请创建对象时所需要的内存，这种方法也叫动态方法；一种是由用户自定义对象，在编译器编译程序的时候，会为已经在程序中定义好的对象分配一定的内存空间，这种方法也叫静态方法。

​ 静态方法创建任务、队列、信号量等对象的 API 函数一般是以“Static”结尾的，例如静态创建任务的 API 函数 xTaskCreateStatic()。使用静态方式创建各种对象时，需要用户提供各种内存空间，例如任务的栈空间、任务控制块所用内存空间等等，并且使用静态方式占用的内存空间一般固定下来了，即使任务、队列等被删除后，这些被占用的内存空间也没有其他用途。

​ 在使用动态方式管理内存的时候，FreeRTOS 就能够在创建任务、队列、信号量等对象的时候，自动地从 FreeRTOS 管理的内存堆中申请所创建对象所需的内存，在对象被删除后，又可以将这块内存释放会 FreeRTOS 管理的内存堆，这样看来，动态方式管理内存相比与静态方式， 显得灵活许多。

​ 除了 FreeRTOS 提供的动态内存管理方法，标准的 C 库也提供了函数 malloc()和函数 free() 来实现动态地申请和释放内存，但是标准 C 库的动态内存管理方法有如下几个缺点：

1. 并不适用于所有嵌入式系统。
2. 占用大量的代码空间。
3. 没有线程安全的相关机制。
4. 具有不确定性，体现在每次执行的时间不同。
5. ……

​ 为此，FreeRTOS 提供了动态方式管理内存的方法。不同的嵌入式系统对于动态内存管理的需求不同，因此 FreeRTOS 提供了多种内存管理算法选项，并将其作为 FreeRTOS 移植层的一部分，这样一来，FreeRTOS 的使用者就能够根据自己实际的需求选的何时的动态内存管理算法，并将其移植到系统中。

​ FreeRTOS 一共提供了 5 种动态内存管理算法，这 5 种动态内存管理算法本别对应了 5 个 C 源文件，分别为：heap_1.c、heap_2.c、heap_3.c、heap_4.c、heap_5.c，在后面小节中将会讲解 这 5 种动态内存管理算法的异同。

内存管理算法

​ FreeRTOS提供了5种动态内存管理算法，分别为heap_1、heap_2、heap_3、heap_4和heap_5， 这 5 种动态内存管理算法各自的特点如下所示：

heap_1：最简单，只允许申请内存，不允许释放内存。

heap_2：允许申请和释放内存，但不能合并相邻的空闲内存块。

heap_3：简单封装 C 库的函数 malloc()和函数 free()，以确保线程安全。

heap_4：允许申请和释放内存，并且能够合并相邻的空闲内存块，减少内存碎片的产生。

heap_5：能够管理多个非连续内存区域的 heap_4。

​ 根据实际的应用需求选择合适的内存管理算法，一般使用heap_4算法

内存相关API函数