第一篇：【武汉华嵌嵌入式培训】内存分配函数用法小结
内存分配函数用法小结
作者：武汉华嵌嵌入式培训中心 技术部
一、用户空间内存分配：malloc、calloc、realloc
1、malloc原型如下：
extern void *malloc(unsigned int num_bytes);功能：
分配长度为num_bytes字节块。工作机制：
malloc函数的实质体现在，它有一个将可用的内存块连接为一个长长的列表的所谓空闲链表。调用malloc函数时，它沿连接表寻找一个大到足以满足用户请求所需要的内存块。然后，将该内存块一分为二（一块的大小与用户请求的大小相等，另一块的大小就是剩下的字节）。接下来，将分配给用户的那块内存传给用户，并将剩下的那块（如果有的话）返回到连接表上。
2、calloc原型如下：
void *calloc(unsigned n,unsigned size);功能：
在内存的动态存储区中分配n个长度为size的连续空间。
3、realloc原型如下：
extern void *realloc(void *mem_address, unsigned int newsize);功能：
先按照newsize指定的大小分配空间，将原有数据从头到尾拷贝到新分配的内存区域，而后释放原来mem_address所指内存区域，同时返回新分配的内存区域的首地址。即重新分配存储器块的地址。
注意：malloc和calloc的区别：
calloc在动态分配完内存后，自动初始化该内存空间为零，而malloc不初始化，里边数据是随机的垃圾数据。
realloc注意事项：
a、realloc失败的时候，返回NULL。
b、realloc失败的时候，原来的内存不改变，不会释放也不会移动。
c、假如原来的内存后面还有足够多剩余内存的话，realloc的内存等于原来的内存加上剩余内存,realloc还是返回原来内存的地址;假如原来的内存后面没有足够多剩余内存的话，realloc将申请新的内存，然后把原来的内存数据拷贝到新内存里，原来的内存将被free掉,realloc返回新内存的地址。
d、如果size为0，效果等同于free()。
e、传递给realloc的指针必须是先前通过malloc(), calloc(), 或realloc()分配的。
f、传递给realloc的指针可以为空，等同于malloc。
以上三者的事例代码如下： #include
int main(){
//最好每次内存申请都检查申请是否成功
//下面这段仅仅作为演示的代码没有检查
char *pt1;char *pt2;char *pt3;
pt1 =(char *)malloc(sizeof(char)*10);printf(“pt1 = %pn”, pt1);//以下可能会输出乱码，说明malloc分配的空间没有被初始化为0 printf(“%sn”, pt1);scanf(“%s”, pt1);
pt2 =(char *)calloc(10，sizeof(char));printf(“pt2 = %pn”, pt2);//以下输出为空，说明calloc分配的空间被初始化为0 printf(“%sn”, pt2);
pt3 =(char *)realloc(pt1, sizeof(char)*20);printf(“pt3 = %pn”, pt3);//以下输出pt1中原先的内容。printf(“%sn”, pt3);
//以下是释放申请的内存空间 free(pt2);free(pt3);return 0;
}
二、内核空间内存分配：kmalloc、vmalloc 对于提供了MMU（存储管理器，辅助操作系统进行内存管理，提供虚实地址转换等硬件支持）的处理器而言，Linux提供了复杂的存储管理系统，使得进程所能访问的内存达到4GB。
进程的4GB内存空间被人为的分为两个部分--用户空间与内核空间。用户空间地址分布从0到3GB(PAGE_OFFSET，在0x86中它等于0xC0000000)，3GB到4GB为内核空间。
从前面的介绍已经看出，这两个函数所分配的内存都处于内核空间，即从3GB～4GB；但位置不同，kmalloc()分配的内存处于3GB～high_memory之间，这一段内核空间与物理内存的映射一一对应，而vmalloc()分配的内存在vmalloc_start～4GB之间，这一段连续内存区映射到物理内存也可能是非连续的。
vmalloc()工作方式与kmalloc()类似，其主要差别在于前者分配的物理地址无需连续，而后者确保页在物理上是连续的（虚地址自然也是连续的）。尽管仅仅在某些情况下才需要物理上连续的内存块，但是，很多内核代码都调用kmalloc()，而不是用vmalloc()获得内存。这主要是出于性能的考虑。vmalloc()函数为了把物理上不连续的页面转换为虚拟地址空间上连续的页，必须专门建立页表项。还有，通过vmalloc()获得的页必须一个一个的进行映射（因为它们物理上不是连续的），这就会导致比直接内存映射大得多的缓冲区刷新。因为这些原因，vmalloc()仅在绝对必要时才会使用——典型的就是为了获得大块内存时，例如，当模块被动态插入到内核中时，就把模块装载到由vmalloc()分配的内存上。
kamlloc函数原型： #include
(2)第二个参数是分配标志（flags），他提供了多种kmalloc的行为。
vamlloc函数原型：
#include
我们用下面的程序来演示kmalloc和vmalloc的区别： #include
//最好每次内存申请都检查申请是否成功
//下面这段仅仅作为演示的代码没有检查
kmallocmem =(unsigned char*)kmalloc(100, 0);
printk(“<1>kmallocmem addr=%x”, kmallocmem);
vmallocmem =(unsigned char*)vmalloc(1000000);
printk(“<1>vmallocmem addr=%x”, vmallocmem);
return 0;} void __exit mem_module_exit(void){
kfree(kmallocmem);
vfree(vmallocmem);} module_init(mem_module_init);module_exit(mem_module_exit);总结：
a、kmalloc和vmalloc分配的是内核的内存,malloc分配的是用户的内存。b、kmalloc保证分配的内存在物理上是连续的, kmalloc()分配的内存在0xBFFFFFFF－0xFFFFFFFF以上的内存中，driver一般是用它来完成对DS的分配，更适合于类似设备驱动的程序来使用。
c、vmalloc保证的是在虚拟地址空间上的连续，vmalloc()则是位于物理地址非连续，虚地址连续区，起始位置由VMALLOL_START来决定，一般作为交换区、模块的分配。
d、kmalloc能分配的大小有限,vmalloc和malloc能分配的大小相对较大（因为vmalloc还可以处理交换空间）。
e、内存只有在要被DMA访问的时候才需要物理上连续，vmalloc比kmalloc要慢。
f、vmalloc使用的正确场合是分配一大块，连续的，只在软件中存在的，用于缓冲的内存区域。不能在微处理器之外使用。
g、vmalloc 中调用了kmalloc（GFP—KERNEL），因此也不能应用于原子上下文。
hkmalloc和kfree管理内核段内分配的内存，这是真实地址已知的实际物理内存块。
i、vmalloc对应于vfree，分配连续的虚拟内存，但是物理上不一定连续。j、kmalloc分配内存是基于slab，因此slab的一些特性包括着色，对齐等都具备，性能较好。物理地址和逻辑地址都是连续的。
第二篇：【武汉华嵌嵌入式培训中心】Linux进程间通信之消息队列
Linux进程间通信之消息队列
作者：武汉华嵌嵌入式培训中心 技术部
在linux下有两种消息队列，一种是POSIX的消息队列，另外一种是System V消息队列。在这里只讲System V队列的使用。System V消息队列使用消息队列标识符标识，在某个进程往一个队列中写入一个消息之前，不求另外某个进程正在等待该队列上一个消息的到达。
对于系统中每个消息队列，内核维护一个定义在
消息队列由内核进行维护，我们可以将内核中某个选定的消息队列画为一个消息链表，如下图所示：
以下都是操作消息队列的API函数，在这里将对其一一讲解。
创建一个消息队列。
#include
该函数在执行正常返回时，返回的是一个整数标识符，其他三个函数就用它来指代该队列。该标识符是基于指定的key产生的，而key即可以是ftok的返回值，也可以是常值IPC_PRIVATE。
oflag可以是读写权限的值的组合，它还可以与IPC_CREAT或IPC_CREAT|IPC_EXCL按位或。
当创建一个新消息队列时，msqid_ds结构的一些成员被初始化。
往一个打开的消息队列上放置一个消息。
#include
使用msgrcv函数从某个消息队列中读出一个消息。
#include
其中ptr参数指定所接收消息的存放位置，和msgsnd一个，该指针指向紧挨在真正的消息数据之前返回的长整数类型字段。Length指定了由ptr指向的缓冲区中数据部分的大小，这是该函数能返回的最大数据量，该长度不包含
消息类型占的字节数。type指定希望从消息队列中读出什么类型的消息，type以下的几种取值有不同的效果，如下：
⑴、type为0时，则返回队列中的第一个消息，也就是最早的那个消息。⑵、type为大于0时，则返回其类型值为type的第一个消息。
⑶、type为小于0时，则返回其类型值小于或等于type参数的绝对值的消息中类型最小的第一个消息。flag的可能取值同msgsnd一样，代表着同样的意思。只不过msgrcv多了一个选择，那就是MSG_NOERROR，如果设置了该位，当所接收消息的真正数据部分大于length参数时，msgrcv只截短数据部分，面不返回错误。该函数成功返回时，msgrcv返回的是所接收消息中数据的字节数。它不包括消息类型所占有字节数。
使用msgctl对消息队列进行控制。
#include
IPC_RMID 从系统中删除由msqid指定的消息队列，对于该命令，msgctl第三个参
数被忽略。
IPC_SET 给所指定的消息队列设置其msqid_ds结构的几个成员。IPC_STAT 给调用者返回与所指定消息队列对应的当前msqid_ds结构。
总结：
消息队列是由内核维护的，也就是说消息队列是随内核持续性的。在进程结束的时候，消息队列并消失，只有在显示的删除消息队列或者在内核自检的时候，消息队列才会删除。
以下是使用消息队列例子：
发送进程：
#include
#define MAX_MSG_LENGTH 1024 //自己定义的消息格式 typedef struct msgbuf { long types;char texts[MAX_MSG_LENGTH];}SYS_MSG;
int main(){ int msgid;key_t key;int retval;SYS_MSG mybuf;
if((key = ftok(“/”, 4))< 0){ perror(“ftok”);}
if((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0777))< 0){ perror(“msgget”);}
mybuf.types = 1;strcpy(mybuf.texts, “hello world”);if((msgsnd(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, 0)))//的消息。{ perror(“msgsnd”);}
mybuf.types = 2;strcpy(mybuf.texts, “how are you”);if((msgsnd(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, 0)))//的消息。{ perror(“msgsnd”);
发送消息类型为1发送消息类型为2
}
mybuf.types = 3;strcpy(mybuf.texts, “i'm fine”);if((msgsnd(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, 0)))//发送消息类型为3的消息。{ perror(“msgsnd”);}
return 0;} 接收进程：
#include
#define MAX_MSG_LENGTH 5 typedef struct msgbuf {
long types;char texts[MAX_MSG_LENGTH];}SYS_MSG;
int main(){ int msgid;key_t key;int retval;SYS_MSG mybuf;
if((key = ftok(“/”, 4))< 0){ perror(“ftok”);}
if((msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0777))< 0){ perror(“msgget”);} while(1){ //输入想接收的消息类型
scanf(“%ld”, &mybuf.types);memset(mybuf.texts, 0, MAX_MSG_LENGTH);
if(0 == mybuf.types){ break;}
//接收消息类型为上面输入的消息类型
if((msgrcv(msgid, &mybuf, MAX_MSG_LENGTH, mybuf.types, MSG_NOERROR))< 0){ perror(“msgrcv”);}
printf(“msgrcv : %sn”, mybuf.texts);}
if((msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL))< 0)//从内核中删除消息队列 { perror(“msgctl”);}
return 0;
}
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