uCGUI动态内存管理

动态内存的堆区

/* 堆区共用体定义 */
typedef union {        /* 可以以4字节来访问堆区，也可以以1个字节来访问 */
  int aintHeap[GUI_ALLOC_SIZE / 4];   /* required for proper alignement */
  U8  abHeap[GUI_ALLOC_SIZE];
} GUI_HEAP;

/* 堆区的数据 */
GUI_MEM_ALLOC GUI_HEAP GUI_Heap GUI_ALLOC_LOCATION; 

管理动态内存需要的管理信息节点结构体

/* 动态内存管理信息节点结构体 */
/* 通过管理节点结构体就可以定位一个数据块在堆区中的位置和大小，以及其前一个和后一个数据块的节点信息 */
/* 由此，可以遍历整个堆区，这也就是uCGUI动态内存管理的一种方法，主要体现在这种数据结构上 */
typedef struct {
  GUI_ALLOC_DATATYPE Off;       /* Offset of memory area          */ //一个数据块在动态内存中的相对地址偏移
  GUI_ALLOC_DATATYPE Size;      /* usable size of allocated block */ //数据块的大小
  HANDLE Next;         /* next handle in linked list     */          //前一个数据块的管理信息节点在aBlock中的位置
  HANDLE Prev;                                                                                                             //后一个数据块的管理信息节点在aBlock中的位置
} tBlock;

/* 管理信息节点的结构体链表 */
static tBlock aBlock[GUI_MAXBLOCKS];

其中GUI_MAXBLOCKS的定义如下：
#ifndef GUI_MAXBLOCKS
  #define GUI_MAXBLOCKS (2 + GUI_ALLOC_SIZE / 32)
#endif

记录堆区整体使用情况的结构体

/* 记录堆区使用情况的结构体 */
struct {
  int                       NumUsedBlocks,                      //已经使用的数据块数目
                                        NumFreeBlocks,          //还未使用的数据块数目
                                                                //(注意这里指的是管理信息节点存储区aBlock的使用情况)
                                 NumFreeBlocksMin; /* For statistical purposes only */
  GUI_ALLOC_DATATYPE NumUsedBytes,                              //堆区已经使用的字节数
                                         NumFreeBytes,          //堆区还未使用的字节数
                                    NumFreeBytesMin;
} GUI_ALLOC;

漫谈uCGUI管理动态内存区的方法

　　动态内存分配和释放是动态内存库函数提供给用户最基本的功能，额外的功能包括查询当前堆区的使用情况、可利用情况、可使用的单块的最大size等。动态内存的库函数实现有不同的方法，可以不需要借助于堆区以外的管理结构体，仅仅使用堆区以内少量的空间作为堆区的管理空间，笔者曾经实现过，参考如何实现一个malloc函数。动态内存的管理如果借助于堆区以外的管理结构体，自然消耗了更多的RAM空间，但是管理的效果自然提升很多。这里主要体现在分配和释放的速度，堆区的内存碎片整理，以及堆区使用情况的监控。

　　uCGUI就是通过借助于堆区以外的管理结构体来实现动态内存的管理。其中堆区就是有效的数据区，堆区的管理不会占用这里边的空间。节点信息管理结构体数组aBlock，它的元素个数是根据堆区大小和预定义一个分配数据块大小确定的。uCGUI还定义了一个记录堆区使用情况的全局信息结构体变量GUI_ALLOC。

　　当用户欲从堆区中分配一定大小的数据块，首先根据全局信息结构体变量GUI_ALLOC记录的可使用情况，核查当前堆区是否能够满足用户的需求，显然如果没有足够的空间，直接就以错误的形式返回。接下来，要从aBlock数组中获取一个信息管理结构体节点，获取到的节点在数组中的位置，也就是它是数组的第几个元素，被定义为句柄。然后根据节点信息管理结构体数组记录的块信息，从堆区中找到一个可以使用的块。最后，将这个分配到的块信息记录在之前分配到的管理节点中，就完成了它们之间的绑定。还需要对应的修改全局信息结构体变量GUI_ALLOC相应元素的值。

　　常用的malloc函数动态获取一个内存块后返回的是这个内存块的首地址，而uCGUI返回的是这个内存块在节点管理数组中的位置，也就是句柄。当前uCGUI完全可以做到返回内存块的地址，但是uCGUI分配到的内存块是用来保存窗口和控件的管理信息的，使用句柄比使用内存块的首地址更具有优势。

 Attention:

　　uCGUI的节点信息管理结构体数组一个元素分配之后，对应着一个数据块。一个窗口在创建的时候，通常只占用一个32个字节的数据块（这里假定NumExtraBytes为0）。但是，一个控件创建的时候，占用了不止一个数据块，耗费的空间也非常大。