[導讀] 前文描述了棧的基本概念，本文來聊聊堆是怎么會事兒。RT-Thread 在社區(qū)廣受歡迎，閱讀了其內核代碼，實現(xiàn)了堆的管理，代碼設計很清晰，可讀性很好。故一方面了解RT-Thread內核實現(xiàn)，一方面可以弄清楚其堆的內部實現(xiàn)。將學習體會記錄分享，希望對于堆的理解及實現(xiàn)有一個更深入的認知。

注，文中代碼分析基于rt-thread-v4.0.2 版本。

什么是堆？

C語言堆是由malloc(),calloc(),realloc()等函數(shù)動態(tài)獲取內存的一種機制。使用完成后，由程序員調用free()等函數(shù)進行釋放。使用時，需要包含stdlib.h頭文件。

C++預言的堆管理則是使用new操作符向堆管理器申請動態(tài)內存分配，使用delete操作符將使用完畢內存的釋放給堆管理器。

注：本文只描述C的堆管理器實現(xiàn)相關內容。

以C語言為例，將上面的描述，翻譯成一個圖：

要動態(tài)管理一片內存，且需要動態(tài)分配釋放，這樣一個需求。很顯然C語言需要將動態(tài)內存區(qū)抽象描述起來并實現(xiàn)動態(tài)管理。事實上，C語言中堆管理器其本質是利用數(shù)據(jù)結構將堆區(qū)抽象描述，所需要描述的方面：

• 可用于分配的內存
• 正在使用的內存塊
• 釋放掉的內存塊

再利用相應算法對于這類數(shù)據(jù)結構對象進行動態(tài)管理而實現(xiàn)的堆管理器。

**經?？吹礁鞣N算法書很多只講算法原理，而不講應用實例，往往體會不深。私以為可以做些改善。學而不能致用，何必費力去學。所以不是晦澀難懂的算法無用，而是沒有去真正結合應用。可以再進一步想，如果算法沒有應用場景，也一定會在技術發(fā)展的歷程中逐漸被世人遺忘。所以建議學習閱讀算法書籍時，找些實例來看看，一定會加深對算法的理解領悟。**這是比較重要的題外話，送給大家以共勉。

所以從本質上講，堆管理器就是數(shù)據(jù)結構+算法實現(xiàn)的動態(tài)內存管理器，管理內存的動態(tài)分配以及釋放。

為什么要堆？

C編程語言對內存管理方式有靜態(tài)，自動或動態(tài)三種方式。靜態(tài)內存分配的變量通常與程序的可執(zhí)行代碼一起分配在主存儲器中，并在程序的整個生命周期內有效。自動分配內存的變量在棧上分配，并隨著函數(shù)的調用和返回而申請或釋放。對于靜態(tài)分配內存和自動分配內存的生命周期，分配的大小必須是編譯時常量（可變長度自動數(shù)組[5]除外）。如果所需的內存大小直到運行時才知道（例如，如果要從用戶或磁盤文件中讀取任意大小的數(shù)據(jù)），則使用固定大小的數(shù)據(jù)對象則滿足不了要求了。試想，即便假定都知道要多大內存，如在windows/Linux下有那么多應用程序，每個應用程序加載時都將運行中所需的內存采樣靜態(tài)分配策略，則如多個程序運行內存將很快耗盡。

分配的內存的生命周期也可能引起關注。靜態(tài)或自動分配都不能滿足所有情況。自動分配內存不能在多個函數(shù)調用之間保留，而靜態(tài)數(shù)據(jù)在程序的整個生命周期中必然保留，無論是否真正需要（所以都采用這樣的策略必然造成浪費）。在許多情況下，程序員在管理分配的內存的生命周期具有更多的靈活性。

通過使用動態(tài)內存分配則避免了這些限制/缺點，在動態(tài)內存分配中，更明確（但更靈活）地管理內存，通常是通過從免費存儲區(qū)（非正式地稱為“堆”）中分配內存（為此目的而構造的內存區(qū)域）進行分配的。在C語言中，庫函數(shù)malloc用于在堆上分配一個內存塊。程序通過malloc返回的指針訪問該內存塊。當不再需要內存時，會將指針傳遞給free，從而釋放內存，以便可以將其用于其他目的。

誰實現(xiàn)堆

如果一問道這個問題，馬上會說C編譯器。不錯C編譯器實現(xiàn)了堆管理器，而事實上并非編譯器在編譯的過程中實現(xiàn)動態(tài)內存管理器，而是C編譯器所實現(xiàn)的C庫實現(xiàn)了堆管理器，比如ANSI C，VC, IAR C編譯器，GNU C等其實都需要一些C庫的支持，那么這些庫的內部就隱藏了這么一個堆管理器。眼見為實吧，還是以IAR ARM 8.40.1 為例，其堆管理器就實現(xiàn)在：

.\IAR Systems\Embedded Workbench 8.3\arm\src\lib\dlib\heap

一看有這么多的源碼，那么對于應用開發(fā)而言，有哪些選項需要進行配置呢？

支持四個選項：

• Automatic：
• 如果您的應用程序中有對堆內存分配例程的調用，但沒有對堆釋放例程的調用，則鏈接程序將自動選擇無空閑堆。
• 如果您的應用程序中有對堆內存分配例程的調用，則鏈接程序會自動選擇高級堆。
• 例如，如果在庫中調用了堆內存分配例程，則鏈接程序會自動選擇基本堆。
• Advanced heap:高級堆（--advanced_heap）為廣泛使用該堆的應用程序提供有效的內存管理。特別是，重復分配和釋放內存的應用程序可能會在空間和時間上獲得較少的開銷。高級堆的代碼明顯大于基本堆的代碼。
• Basic heap: 基本堆（--basic_heap）是一個簡單的堆分配器，適用于不經常使用堆的應用程序。特別是，它可以用于僅分配堆內存而從不釋放堆內存的應用程序中?；径巡⒉皇翘貏e快，并且在反復釋放內存的應用程序中使用它很可能導致不必要的堆碎片化?；径训拇a遠小于高級堆的大小。
• No-free heap:無可用堆（--no_free_heap）使用此選項可以使用最小的堆實現(xiàn)。因為此堆不支持釋放或重新分配，所以它僅適用于在啟動階段為各種緩沖區(qū)分配堆內存的應用程序，以及永不釋放內存的應用程序。

但是如果認為僅僅標準C庫負責實現(xiàn)堆管理器，則這種理解并不全面?；氐绞挛锏谋举|，堆管理器是利用數(shù)據(jù)結構及算法動態(tài)管理一片內存的分配與釋放。那么有這樣需求的地方，都可能需要實現(xiàn)一個堆管理器。

堆管理器的實現(xiàn)很大程度取決于操作系統(tǒng)以及硬件體系架構。大體上需要實現(xiàn)堆內存管理器的有兩大類：

• 應用程序，應用程序需要堆內存管理器，是顯而易見的。比如常見的windows/Linux下的應用程序，都需要堆內存管理器。而上述的cortex M或者其他單片機程序使用C/C++編程時都需要堆內存管理器。
• 操作系統(tǒng)內核，操作系統(tǒng)內核需要像應用程序一樣分配內存。但是，內核中malloc的實現(xiàn)通常與C庫使用的實現(xiàn)有很大不同。例如，內存緩沖區(qū)可能需要符合DMA施加的特殊限制，或者可能從中斷上下文中調用內存分配功能。這需要與操作系統(tǒng)內核的虛擬內存子系統(tǒng)緊密集成的malloc實現(xiàn)。比如Linux內核就需要實現(xiàn)內核版本的堆管理器，對外提供kmalloc/vmalloc申請內存，kfree/vfree用于釋放內存。

怎么實現(xiàn)堆

對于RT-Thread的內核而言，也實現(xiàn)了一個內核堆管理器，這里就來梳理一下RT-Thread內核版本的小堆管理器的實現(xiàn)，同時來了解一下鏈表數(shù)據(jù)結構及算法操作的實例應用。

其堆管理器實現(xiàn)位于.\rt-thread-v4.0.2\rt-thread\src下mem.c，memheap.c以及mempool.c。

關鍵數(shù)據(jù)結構

其堆管理器主要的數(shù)據(jù)結構為heap_mem。

• heap_mem
  
  

堆管理器初始化

堆管理器的初始化入口在mem.c，函數(shù)為：

void rt_system_heap_init(void *begin_addr, void *end_addr)
{
    struct heap_mem *mem;
    /*按4字節(jié)對齊轉換地址*/
    /*如0x2000 0001～0x2000 0003,轉后為0x2000 0004*/
    rt_ubase_t begin_align = RT_ALIGN((rt_ubase_t)begin_addr, RT_ALIGN_SIZE);
    /*如0x3000 0001～0x3000 0003,轉后為0x3000 0000*/
    rt_ubase_t end_align   = RT_ALIGN_DOWN((rt_ubase_t)end_addr, RT_ALIGN_SIZE);
    
    /*調試信息，函數(shù)不可用于中斷內部*/
    RT_DEBUG_NOT_IN_INTERRUPT;

    /* 分配地址范圍至少能存儲兩個heap_mem */
    if ((end_align > (2 * SIZEOF_STRUCT_MEM)) &&
        ((end_align - 2 * SIZEOF_STRUCT_MEM) >= begin_align))
    {
        /* 計算可用堆區(qū)，4字節(jié)對齊 */
        mem_size_aligned = end_align - begin_align - 2 * SIZEOF_STRUCT_MEM;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("mem init, error begin address 0x%x, and end address 0x%x\n",
                   (rt_ubase_t)begin_addr, (rt_ubase_t)end_addr);

        return;
    }

    /* heap_ptr指向堆區(qū)起始地址 */
    heap_ptr = (rt_uint8_t *)begin_align;

    RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM, ("mem init, heap begin address 0x%x, size %d\n",
                                (rt_ubase_t)heap_ptr, mem_size_aligned));

    /* 初始化堆起始描述符 */
    mem        = (struct heap_mem *)heap_ptr;
    mem->magic = HEAP_MAGIC;
    mem->next  = mem_size_aligned + SIZEOF_STRUCT_MEM;
    mem->prev  = 0;
    mem->used  = 0;
#ifdef RT_USING_MEMTRACE
    rt_mem_setname(mem, "INIT");
#endif

    /* 初始化堆結束描述符 */
    heap_end        = (struct heap_mem *)&heap_ptr[mem->next];
    heap_end->magic = HEAP_MAGIC;
    heap_end->used  = 1;
    heap_end->next  = mem_size_aligned + SIZEOF_STRUCT_MEM;
    heap_end->prev  = mem_size_aligned + SIZEOF_STRUCT_MEM;
#ifdef RT_USING_MEMTRACE
    rt_mem_setname(heap_end, "INIT");
#endif

    rt_sem_init(&heap_sem, "heap", 1, RT_IPC_FLAG_FIFO);

    /* 初始化釋放指針指向堆的開始 */
    lfree = (struct heap_mem *)heap_ptr;
}

傳入鏈接堆區(qū)的內存起始地址，以及結束地址。以STM32為例，傳入0x20000000--0x20018000，96k字節(jié)

上述rt_system_heap_init( 0x20000000,0x20018000)，主要做了下圖這么一件事情。

將堆管理頭尾描述符進行了初始化，并指向對應的內存地址。用圖翻譯一下：

技巧點：

• 利用類型強制轉換將內存數(shù)據(jù)轉換為struct heap_mem *。實現(xiàn)了靜態(tài)雙鏈表的創(chuàng)建

mem      = (struct heap_mem *)heap_ptr;
heap_end = (struct heap_mem *)&heap_ptr[mem->next];

• 定義heap_mem沒有定義使用多少字節(jié)為該塊的用戶數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，節(jié)約了內存。是一個比較好的處理方式。
• 對齊方式可配置，RT_ALIGN_SIZE默認為4字節(jié)。
  
  

向堆申請內存

用戶調用rt_malloc 用于申請分配動態(tài)內存。

void *rt_malloc(rt_size_t size)
{
    rt_size_t ptr, ptr2;
    struct heap_mem *mem, *mem2;

    if (size == 0)
        return RT_NULL;

    RT_DEBUG_NOT_IN_INTERRUPT;
    /*按四字節(jié)對齊申請，如申請5字節(jié)，則實際按8字節(jié)申請*/
    if (size != RT_ALIGN(size, RT_ALIGN_SIZE))
        RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM, ("malloc size %d, but align to %d\n",
                                    size, RT_ALIGN(size, RT_ALIGN_SIZE)));
    else
        RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM, ("malloc size %d\n", size));

    /* 按四字節(jié)對齊申請，如申請5字節(jié)，則實際按8字節(jié)申請 */
    size = RT_ALIGN(size, RT_ALIGN_SIZE);

    if (size > mem_size_aligned)
    {
        RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM, ("no memory\n"));
        return RT_NULL;
    }

    /* 每塊的長度必須至少為MIN_SIZE_ALIGNED=12 STM32*/
    if (size < MIN_SIZE_ALIGNED)
        size = MIN_SIZE_ALIGNED;

    /* 獲取堆保護信號量 */
    rt_sem_take(&heap_sem, RT_WAITING_FOREVER);

    for (ptr = (rt_uint8_t *)lfree - heap_ptr;
         ptr < mem_size_aligned - size;
         ptr = ((struct heap_mem *)&heap_ptr[ptr])->next)
    {
        mem = (struct heap_mem *)&heap_ptr[ptr];

        /*如果該塊未使用，且滿足大小要求*/
        if ((!mem->used) && (mem->next - (ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM)) >= size)
        {
            /* mem沒有被使用，至少完美的配合是可能的:
             * mem->next - (ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM) 計算出mem的“用戶數(shù)據(jù)大小” */
            if (mem->next - (ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM) >=
                (size + SIZEOF_STRUCT_MEM + MIN_SIZE_ALIGNED))
            {
                /* (除了上面的，我們測試另一個結構heap_mem (SIZEOF_STRUCT_MEM)
                 * 是否包含至少MIN_SIZE_ALIGNED的數(shù)據(jù)也適合'mem'的'用戶數(shù)據(jù)空間')
                 * -> 分割大的塊，創(chuàng)建空的余數(shù),
                 * 余數(shù)必須足夠大，以包含MIN_SIZE_ALIGNED大小數(shù)據(jù):
                 * 如果mem->next - (ptr + (2*SIZEOF_STRUCT_MEM)) == size,
                 * struct heap_mem 會適合，在mem2及mem2->next沒有使用
                 */
                ptr2 = ptr + SIZEOF_STRUCT_MEM + size;

                /* create mem2 struct */
                mem2       = (struct heap_mem *)&heap_ptr[ptr2];
                mem2->magic = HEAP_MAGIC;
                mem2->used = 0;
                mem2->next = mem->next;
                mem2->prev = ptr;
#ifdef RT_USING_MEMTRACE
                rt_mem_setname(mem2, "    ");
#endif
                /*將ptr2插入mem及mem->next之間 */
                mem->next = ptr2;
                mem->used = 1;

                if (mem2->next != mem_size_aligned + SIZEOF_STRUCT_MEM)
                {
                    ((struct heap_mem *)&heap_ptr[mem2->next])->prev = ptr2;
                }
#ifdef RT_MEM_STATS
                used_mem += (size + SIZEOF_STRUCT_MEM);
                if (max_mem < used_mem)
                    max_mem = used_mem;
#endif
            }
            else
            {
                mem->used = 1;
#ifdef RT_MEM_STATS
                used_mem += mem->next - ((rt_uint8_t *)mem - heap_ptr);
                if (max_mem < used_mem)
                    max_mem = used_mem;
#endif
            }
            /* 設置塊幻數(shù) */
            mem->magic = HEAP_MAGIC;
#ifdef RT_USING_MEMTRACE
            if (rt_thread_self())
                rt_mem_setname(mem, rt_thread_self()->name);
            else
                rt_mem_setname(mem, "NONE");
#endif

            if (mem == lfree)
            {
                /* 尋找下一個空閑塊并更新lfree指針*/
                while (lfree->used && lfree != heap_end)
                    lfree = (struct heap_mem *)&heap_ptr[lfree->next];

                RT_ASSERT(((lfree == heap_end) || (!lfree->used)));
            }

            rt_sem_release(&heap_sem);
            RT_ASSERT((rt_ubase_t)mem + SIZEOF_STRUCT_MEM + size <= (rt_ubase_t)heap_end);
            RT_ASSERT((rt_ubase_t)((rt_uint8_t *)mem + SIZEOF_STRUCT_MEM) % RT_ALIGN_SIZE == 0);
            RT_ASSERT((((rt_ubase_t)mem) & (RT_ALIGN_SIZE - 1)) == 0);

            RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM,
                         ("allocate memory at 0x%x, size: %d\n",
                          (rt_ubase_t)((rt_uint8_t *)mem + SIZEOF_STRUCT_MEM),
                          (rt_ubase_t)(mem->next - ((rt_uint8_t *)mem - heap_ptr))));

            RT_OBJECT_HOOK_CALL(rt_malloc_hook,
                                (((void *)((rt_uint8_t *)mem + SIZEOF_STRUCT_MEM)), size));

            /* 返回除mem結構之外的內存地址 */
            return (rt_uint8_t *)mem + SIZEOF_STRUCT_MEM;
        }
    }
    /* 釋放堆保護信號量 */
    rt_sem_release(&heap_sem);

    return RT_NULL;
}

其基本思路，從空閑塊鏈表開始檢索內存塊，如檢索到某塊空閑且滿足申請大小且其剩余空間至少能存儲描述符，則滿足了申請要求，則將后續(xù)內存頭部生成描述，更新前后指針，標記幻數(shù)以及塊已被使用標記，將該塊插入鏈表。返回申請成功的內存地址。如果檢索不到，則返回空指針，表示申請失敗，堆目前沒有滿足要求的內存可供使用。實際上，上述代碼在運行時將堆內存區(qū)按照下述示意圖進行動態(tài)維護。

概括一下：

• heap_ptr總是指向堆起始地址，heap_end總是指向最后一個塊，兩者配合可以實現(xiàn)邊界保護，在釋放內存時使用。
• lfree 總是指向最地址最小的空閑塊，因此在動態(tài)申請內存時，總是從該塊進行檢索是否有滿足申請要求的內存塊可供使用。
• used=1表示該塊被占用，非空閑。used=0表示該塊空閑。
• magic 字段幻數(shù)，起始就是一個特殊標記字，與used=0配合，用于檢測異常，試想一下如果僅僅用used=0判斷塊是空閑，則易出錯，或者需要加其他的輔助代碼，才能保證代碼的健壯性。
• 動態(tài)內存管理申請比較慢，需要檢索鏈表，以及額外的內存開銷。
• rt_realloc 及rt_calloc 不做分析了

釋放內存

釋放內存由rt_free實現(xiàn)：

void rt_free(void *rmem)
{
    struct heap_mem *mem;

    if (rmem == RT_NULL)
        return;

    RT_DEBUG_NOT_IN_INTERRUPT;

    RT_ASSERT((((rt_ubase_t)rmem) & (RT_ALIGN_SIZE - 1)) == 0);
    RT_ASSERT((rt_uint8_t *)rmem >= (rt_uint8_t *)heap_ptr &&
              (rt_uint8_t *)rmem < (rt_uint8_t *)heap_end);

    RT_OBJECT_HOOK_CALL(rt_free_hook, (rmem));
    /* 申請釋放地址不在堆區(qū) */
    if ((rt_uint8_t *)rmem < (rt_uint8_t *)heap_ptr ||
        (rt_uint8_t *)rmem >= (rt_uint8_t *)heap_end)
    {
        RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM, ("illegal memory\n"));

        return;
    }

    /* 獲取塊描述符 */
    mem = (struct heap_mem *)((rt_uint8_t *)rmem - SIZEOF_STRUCT_MEM);

    RT_DEBUG_LOG(RT_DEBUG_MEM,
                 ("release memory 0x%x, size: %d\n",
                  (rt_ubase_t)rmem,
                  (rt_ubase_t)(mem->next - ((rt_uint8_t *)mem - heap_ptr))));


    /* 獲取堆保護信號量 */
    rt_sem_take(&heap_sem, RT_WAITING_FOREVER);

    /* 待釋放的內存，其塊描述符需是使用狀態(tài) */
    if (!mem->used || mem->magic != HEAP_MAGIC)
    {
        rt_kprintf("to free a bad data block:\n");
        rt_kprintf("mem: 0x%08x, used flag: %d, magic code: 0x%04x\n", mem, mem->used, mem->magic);
    }
    RT_ASSERT(mem->used);
    RT_ASSERT(mem->magic == HEAP_MAGIC);
    /* 清除使用標志 */
    mem->used  = 0;
    mem->magic = HEAP_MAGIC;
#ifdef RT_USING_MEMTRACE
    rt_mem_setname(mem, "    ");
#endif

    if (mem < lfree)
    {
        /* 更新空閑塊lfree指針 */
        lfree = mem;
    }

#ifdef RT_MEM_STATS
    used_mem -= (mem->next - ((rt_uint8_t *)mem - heap_ptr));
#endif

    /* 如臨近塊也處于空閑態(tài)，則合并整理成一個更大的塊 */
    plug_holes(mem);
    rt_sem_release(&heap_sem);
}
RTM_EXPORT(rt_free);

合并空閑塊plug_holes

static void plug_holes(struct heap_mem *mem)
{
    struct heap_mem *nmem;
    struct heap_mem *pmem;

    RT_ASSERT((rt_uint8_t *)mem >= heap_ptr);
    RT_ASSERT((rt_uint8_t *)mem < (rt_uint8_t *)heap_end);
    RT_ASSERT(mem->used == 0);

    /* 前向整理 */
    nmem = (struct heap_mem *)&heap_ptr[mem->next];
    if (mem != nmem &&
        nmem->used == 0 &&
        (rt_uint8_t *)nmem != (rt_uint8_t *)heap_end)
    {
        /*如果mem->next是空閑，且非尾節(jié)點，則合并*/
        if (lfree == nmem)
        {
            lfree = mem;
        }
        mem->next = nmem->next;
        ((struct heap_mem *)&heap_ptr[nmem->next])->prev = (rt_uint8_t *)mem - heap_ptr;
    }

    /* 后向整理 */
    pmem = (struct heap_mem *)&heap_ptr[mem->prev];
    if (pmem != mem && pmem->used == 0)
    {
        /* 如mem->prev空閑,將mem與mem->prev合并 */
        if (lfree == mem)
        {
            lfree = pmem;
        }
        pmem->next = mem->next;
        ((struct heap_mem *)&heap_ptr[mem->next])->prev = (rt_uint8_t *)pmem - heap_ptr;
    }
}

動態(tài)內存的釋放相對比較簡單，其思路主要是判斷傳入地址是否在堆區(qū)，如是堆內存，則判斷其塊信息是否合法。如果合法，則將使用標志清除。同時如果臨近塊如果是空閑態(tài)，則利用plug_holes將空閑塊進行合并，合并成一個大的空閑塊。

內存泄漏

使用free釋放內存失敗會導致不可重用內存的累積，程序不再使用這些內存。這將浪費內存資源，并可能在耗盡這些資源時導致分配失敗。

怎么使用堆

堆區(qū)的配置

對于STM32而言,位于board.h

/ * 配置堆區(qū)大小，可根據(jù)實際使用進行修改 */
#define HEAP_BEGIN   STM32_SRAM1_START
#define HEAP_END     STM32_SRAM1_END

/* 用于板級初始化堆區(qū) */
void rt_system_heap_init(void *begin_addr, void *end_addr)

堆的使用接口

用于動態(tài)申請內存
void *rt_malloc(rt_size_t size)
/*追加申請內存，此函數(shù)將更改先前分配的內存塊。*/
void *rt_realloc(void *rmem, rt_size_t newsize)
/* 申請的內存被初始化為0 */
void *rt_calloc(rt_size_t count, rt_size_t size)

內存分配不能保證成功，而是可能返回一個空指針。使用返回的值，而不檢查分配是否成功，將調用未定義的行為。這通常會導致崩潰，但不能保證會發(fā)生崩潰，因此依賴于它也會導致問題。

對于申請的內存，使用前必須進行返回值判斷，否則申請失敗，且任繼續(xù)使用。將會出現(xiàn)意想不到的錯誤！！

總結一下

通過對RT-Thread的小堆管理器實現(xiàn)的梳理，層層遞進更深入理解以下一些要點：

• 為什么需要堆，為什么堆是C/C++運行時的基礎之一。堆可實現(xiàn)動態(tài)內存管理的多樣性，在犧牲一定開銷情況下（申請/釋放開銷，以及內存開銷),可以提供內存的利用率，在一定程度上解決內存不足的需求。
• 可以更深入的理解鏈表實用價值，理解靜態(tài)實現(xiàn)方法的一些技巧。
• 通過更深入的理解堆的實現(xiàn)，可以更好的使用堆。
• 理解堆管理器究竟在哪里實現(xiàn)的，C/C++標準庫，以及操作系統(tǒng)內核都可能實現(xiàn)堆管理器。
• RT-Thread的小堆實現(xiàn)是一個比較簡單和比較好的學習堆管理的例子，事實上堆的實現(xiàn)還有更復雜的場景，比如基于SLAB堆管理器實現(xiàn)，以及IAR中庫的堆實現(xiàn)還需要使用樹這個數(shù)據(jù)結構。

堆使用常見錯誤

• 使用前沒有檢查分配失敗：內存分配不能保證成功，而是可能返回一個空指針。使用返回的值，而不檢查分配是否成功，將調用未定義的行為。這通常會導致崩潰，但不能保證會發(fā)生崩潰，因此依賴于它也會導致問題。
• 內存泄露：使用free釋放內存失敗會導致不可重用內存的累積，程序不再使用這些內存。這將浪費內存資源，并可能在耗盡這些資源時導致分配失敗。
  邏輯錯誤：所有的分配必須遵循相同的模式:使用malloc分配，使用free存儲數(shù)據(jù)，重新分配。如果不能堅持這種模式，例如在調用free(懸空指針)之后或在調用malloc(野生指針)之前使用內存、調用free兩次(“double free”)等，通常會導致分段錯誤并導致程序崩潰。這些錯誤可能是暫時的，而且很難調試

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