链接节点的内存分配方法,其实就是一种按需分配的内存分配方法。简单一点说,就是你需要多少内存,我就给你多少内存。当然,为了把分配的内存都连起来,我们还需要对分配节点进行管理记录。就比如下面这个数据结构,
typedef struct _MNG_NODE
{
struct _MNG_NODE* next;
unsigned int size;
}MNG_NODE;
其中,next节点记录了下面一个节点的位置,size表示了当前节点下方的内存大小。在内存初始化的时候,我们默认起始内存块就是一个大节点,其中前面8个字节就是上面的内容。此时,如果需要进行内存拆分,我们就可以把一个节点拆分成两个节点,就比如这样,
pNew = (MNG_NODE*)((char*)pOld + sizeof(MNG_NODE) + pOld->size - (sizeof(MNG_NODE) + size));
pNew代表了新生成的结点,pOld代表了原来的节点。为了不影响原来的节点,每次分配新节点的时候必须在内存的高端位置进行分配。这样也保证了原来节点结构和数据的连贯性。当然分配结束之后,只需要对节点的的size重新进行一下赋值就可以了。
pNew->size = size;
pOld->size -= sizeof(MNG_NODE) + size;
此时pOld节点会归还到pFreeList当中,而生成的pNew节点则插入到pAllocList当中。其中,pFreeList表示当前的空闲节点,pAllocList表示已分配节点。相比较而言,内存的释放就比较简单,只需要把节点找出来插入到pAllocList中即可。当然,此时如果能做一下前后节点的合并工作就更好了。
不过,上面描述的步骤只是就比较重要知识点讲解了一下。在真正设计代码的过程中还需要考虑到节点的查找、内存大小的判断、数据初始化、链表插入、测试用例编写等工作,步骤会稍微繁琐一下。下面我们就给出完整的代码示例。
/*************************************************
* malloc & free in link node algorithm
**************************************************/
#include <string.h>
#include <malloc.h>
/*************************************************
* struct definition
**************************************************/
typedef struct _MNG_NODE
{
struct _MNG_NODE* next;
unsigned int size;
}MNG_NODE;
/*************************************************
* global variable declaration
**************************************************/
#define MEM_BUFFER_LENGTH (0x1 << 24)
static void* pGlbData;
static MNG_NODE* pFreeList;
static MNG_NODE* pAllocList;
/*************************************************
* function: add node into headlist
**************************************************/
static void add_node_into_list_head(MNG_NODE* pNode, MNG_NODE** ppList)
{
pNode->next = *ppList;
*ppList = pNode;
}
/*************************************************
* function: find best fit node
**************************************************/
static MNG_NODE* find_best_fit_node(unsigned int size)
{
MNG_NODE* pCur = pFreeList;
MNG_NODE* pPre = pCur;
while(pCur && pCur->size < (size + sizeof(MNG_NODE)))
{
pPre = pCur;
pCur = pCur->next;
}
if(NULL == pCur)
return NULL;
if(pFreeList == pCur)
pFreeList = pFreeList->next;
else
pPre->next = pCur->next;
return pCur;
}
/*************************************************
* function: implement memory allocation
**************************************************/
static void* _mem_malloc(unsigned int size)
{
MNG_NODE* pOld;
MNG_NODE* pNew;
pOld = find_best_fit_node(size);
if(NULL == pOld)
return NULL;
pNew = (MNG_NODE*)((char*)pOld + sizeof(MNG_NODE) + pOld->size - (sizeof(MNG_NODE) + size));
pNew->size = size;
pOld->size -= sizeof(MNG_NODE) + size;
add_node_into_list_head(pOld, &pFreeList);
add_node_into_list_head(pNew, &pAllocList);
return (void*)((char*)pNew + sizeof(MNG_NODE));
}
/*************************************************
* function: memory allocation
**************************************************/
void* mem_malloc(unsigned int size)
{
if(0 == size)
return NULL;
if(size > (MEM_BUFFER_LENGTH - sizeof(MNG_NODE)))
return NULL;
return _mem_malloc(size);
}
/*************************************************
* function: find previous node
**************************************************/
static MNG_NODE* find_previous_node(MNG_NODE* pNode)
{
MNG_NODE* pFind = pAllocList;
MNG_NODE* pPre = NULL;
while(pFind && pFind != pNode)
{
pPre = pFind;
pFind = pFind->next;
}
if(NULL == pFind)
return NULL;
return pPre;
}
/*************************************************
* function: implement memory free
**************************************************/
static void _mem_free(MNG_NODE* pNode)
{
MNG_NODE* pPreNode;
if(pNode == pAllocList)
{
pAllocList = pAllocList->next;
add_node_into_list_head(pNode, &pFreeList);
return;
}
pPreNode = find_previous_node(pNode);
if(NULL == pPreNode)
return;
pPreNode->next = pNode->next;
add_node_into_list_head(pNode, &pFreeList);
return;
}
/*************************************************
* function: free memory function
**************************************************/
void mem_free(void* pData)
{
if(NULL == pData)
return;
if(pData < pGlbData || pData >= (void*)((char*)pGlbData + MEM_BUFFER_LENGTH))
return;
_mem_free(pData - sizeof(MNG_NODE));
}
/*************************************************
* function: get memory buffer
**************************************************/
void mem_init()
{
pGlbData = (void*)malloc(MEM_BUFFER_LENGTH);
if(NULL == pGlbData)
return;
memset(pGlbData, 0, MEM_BUFFER_LENGTH);
pFreeList = (MNG_NODE*)pGlbData;
pFreeList->size = MEM_BUFFER_LENGTH - sizeof(MNG_NODE);
pAllocList = NULL;
}
/*************************************************
* function: free memory buffer
**************************************************/
void mem_exit()
{
if(NULL != pGlbData)
free(pGlbData);
pFreeList = NULL;
pAllocList = NULL;
}
/*************************************************
* function: file starts here
**************************************************/
int main(int argc, char* argv[])
{
mem_init();
mem_exit();
return 1;
}