本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法和裝置。

背景技術(shù)：

堆棧是高級編程語言的基礎(chǔ)設(shè)施，是函數(shù)運(yùn)行的基礎(chǔ)。

當(dāng)今的CPU(Central Processing Unit，中央處理器)設(shè)計(jì)都提供了對堆棧的支持，比如，intel處理器就是通過sp(stack pointer，堆棧指針)寄存器來實(shí)現(xiàn)堆棧功能的。CPU一般可同時支持多個任務(wù)進(jìn)程，每個任務(wù)進(jìn)程各自獨(dú)立運(yùn)行，需提供相應(yīng)的堆棧用于該任務(wù)進(jìn)程存儲數(shù)據(jù)。對于每個任務(wù)進(jìn)程，在執(zhí)行過程中，通常都會涉及到多個函數(shù)的調(diào)用關(guān)系。例如常見的APP客戶端軟件，主界面函數(shù)首先被啟動運(yùn)行，當(dāng)用戶操作進(jìn)行某個子功能界面時就由主界面函數(shù)調(diào)用對應(yīng)的子功能界面的函數(shù)運(yùn)行。在用戶退出子功能界面而返回主界面時，其對應(yīng)函數(shù)也退出。

函數(shù)調(diào)用過程對堆棧的使用方式如下，如圖5所示，以intel平臺下，函數(shù)a調(diào)用函數(shù)b，函數(shù)b又調(diào)用函數(shù)c的情形，來說明堆棧的變化過程：函數(shù)a運(yùn)行時堆棧指針sp處在位置a；函數(shù)a調(diào)用函數(shù)b之后，堆棧指針sp向下移動到了位置b；函數(shù)b調(diào)用函數(shù)c之后，堆棧指針sp向下移動到了位置c；函數(shù)c退出后，堆棧指針sp向上移動到了位置b；函數(shù)b退出后，堆棧指針sp向上移動到了位置a。

由圖5可知，隨著函數(shù)調(diào)用層次的加深，堆棧指針sp不斷向下移動，即堆?？臻g也隨著增大；隨著函數(shù)不斷地退出，堆棧指針sp不斷向上移動。雖然函數(shù)已經(jīng)不再運(yùn)行，但曾經(jīng)分配給該函數(shù)的堆?？臻g并沒有釋放。也就是說，堆?？臻g只增不減，堆?？臻g與堆棧指針并不同步，不能真實(shí)地反映程序?qū)嶋H使用的堆棧大小，這就導(dǎo)致在沒有交換功能、不能把內(nèi)存?zhèn)浞莸接脖P的嵌入式系統(tǒng)中，堆棧空間中無效的內(nèi)存被浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決相關(guān)技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法和裝置，以及時釋放被浪費(fèi)的內(nèi)存，提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存利用率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法，所述方法包括：

確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的空閑內(nèi)存；

如果所述空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放所述堆棧指針位置至所述堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁；

將所述堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還對應(yīng)提供了一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置，所述裝置包括：

空閑內(nèi)存確定模塊，用于確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的空閑內(nèi)存；

內(nèi)存頁釋放模塊，用于如果所述空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放所述堆棧指針位置至所述堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁；

重置模塊，用于將所述堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果：

本技術(shù)方案中，確定當(dāng)前任務(wù)的堆棧空間的堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存；如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁；將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。本技術(shù)方案中，通過釋放堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁，來達(dá)到堆棧指針和堆?？臻g的同步，可以及時釋放浪費(fèi)的內(nèi)存，提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法的流程示意圖；

圖2A是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法的流程示意圖；

圖2B是圖2A中S220的可選實(shí)施方式的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置的架構(gòu)示意圖；

圖4A是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置的架構(gòu)示意圖；

圖4B是圖4A中空閑內(nèi)存確定模塊420的可選實(shí)施方式的架構(gòu)示意圖；

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)時，堆棧的變化示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

請參考圖1，其是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法的流程示意圖。本實(shí)施例的方法可以由路由器、交換機(jī)等裝有嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備來執(zhí)行，適用于系統(tǒng)為任務(wù)進(jìn)程的分配堆棧進(jìn)行內(nèi)存管理的場景。

本實(shí)施例的動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法，可以包括如下內(nèi)容：

S110：確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存。

示例性的，堆棧是一個用戶空間的內(nèi)存區(qū)域，系統(tǒng)為各任務(wù)進(jìn)程分配對應(yīng)的堆棧空間進(jìn)行數(shù)據(jù)的臨時存儲。隨著任務(wù)程序的運(yùn)行，堆棧指針是動態(tài)變化的。在某個檢測時刻，獲取當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置和堆?？臻g頂部位置，根據(jù)這兩個位置對應(yīng)的地址值即可確定兩個位置之間的空閑內(nèi)存的大小。

S120：如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁。

示例性的，為便于管理內(nèi)存，系統(tǒng)是以內(nèi)存頁為單位對內(nèi)存進(jìn)行管理的，系統(tǒng)中單個內(nèi)存頁的大小是固定的，例如，一個內(nèi)存頁的大小可以為4kb。判斷S110中確定的空閑內(nèi)存的大小是否大于預(yù)置閾值，如果大于則認(rèn)為堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的空閑內(nèi)存過大，例如，取預(yù)置閾值為1個內(nèi)存頁的大小4kb，即堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存超過一個內(nèi)存頁的大小，則將堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁釋放。

需要說明的是，由于系統(tǒng)是以內(nèi)存頁為單位來管理內(nèi)存，因此不能實(shí)現(xiàn)將兩個位置間的全部空閑內(nèi)存釋放，僅能釋放兩個位置之間的內(nèi)存頁。例如，如果確定兩個位置之間的空閑內(nèi)存的大小為7kb，則只能釋放兩個位置之間的1個內(nèi)存頁，即釋放4kb的內(nèi)存；再例如，如果確定兩個位置之間的空閑內(nèi)存的大小為15kb，則只能釋放兩個位置之間的3個內(nèi)存頁，即釋放12kb的內(nèi)存。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可以將上述預(yù)置閾值設(shè)置為2個內(nèi)存頁的大小，或其他大小的值。

S130：將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。

示例性的，在釋放掉堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁后，為使得堆棧指針與堆?？臻g保持同步，需要將堆棧指針位置所處內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。

綜上，在本技術(shù)方案中，確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存，如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁，將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。通過釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁，來達(dá)到堆棧指針和堆?？臻g的同步，可以及時釋放浪費(fèi)的內(nèi)存，提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率。

實(shí)施例二

請參考圖2A，其是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法的流程示意圖。本實(shí)施例與實(shí)施例一的主要區(qū)別在于，增加了為正在運(yùn)行的所有任務(wù)建立任務(wù)鏈表，并設(shè)置任務(wù)指針，指向至少一個任務(wù)，作為當(dāng)前任務(wù)的內(nèi)容，增加了S220確定的空閑內(nèi)存不大于預(yù)置閾值時的內(nèi)容，增加了循環(huán)遍歷檢測的內(nèi)容，并進(jìn)一步提供了圖2A中S220的可選實(shí)施方式。

本實(shí)施例的動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法，可以包括如下內(nèi)容：

S210：為正在運(yùn)行的所有任務(wù)建立任務(wù)鏈表，并設(shè)置任務(wù)指針，指向至少一個任務(wù)，作為當(dāng)前任務(wù)。

示例性的，一般的，系統(tǒng)是在多個任務(wù)進(jìn)程之間交替選擇運(yùn)行，因此有必要為多個正在運(yùn)行的任務(wù)進(jìn)程建立任務(wù)鏈表，并設(shè)置任務(wù)指針，通過指針指向鏈表中的任務(wù)，以此識別出當(dāng)前需要運(yùn)行的任務(wù)，即指定當(dāng)前任務(wù)。

S220：確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的空閑內(nèi)存。

可選的，如圖2B所示，S220可以包括S221和S222兩個步驟，其中：

S221：每隔預(yù)置時長獲取當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置和堆棧空間頂部位置。

示例性的，隨著系統(tǒng)不斷地運(yùn)行任務(wù)程序，堆棧空間也是動態(tài)變化，因此需要定時執(zhí)行檢測操作。由于系統(tǒng)自帶有中斷模塊，例如，系統(tǒng)中每隔0.1秒執(zhí)行中斷操作，變更當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)程序。對于檢測動態(tài)堆棧空間的空閑內(nèi)存，無需像系統(tǒng)執(zhí)行中斷操作那么頻繁，因此可以每隔合理的預(yù)置時長進(jìn)行檢測，例如，以中斷周期的16倍也即1.6秒作為上述預(yù)置時長，即在當(dāng)前任務(wù)結(jié)束之前，每隔1.6秒周期性地獲取當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置和堆棧空間頂部位置。

S222：計(jì)算堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存。

示例性的，根據(jù)獲得的棧指針位置和堆?？臻g頂部位置所對應(yīng)的兩個地址值，即可計(jì)算出兩個位置之間的空閑內(nèi)存。

S230：判斷空閑內(nèi)存是否大于預(yù)置閾值。

示例性的，根據(jù)不同的判斷結(jié)果，相應(yīng)地跳轉(zhuǎn)至下述S240a或S240b。

S240a：如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁。

S250：將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。

S260：將任務(wù)指針設(shè)置為任務(wù)鏈表中的下一個任務(wù)，以將下一個任務(wù)更新為當(dāng)前任務(wù)。

示例性的，重置堆?？臻g頂部位置表示系統(tǒng)對當(dāng)前任務(wù)的檢測已經(jīng)暫時結(jié)束，接下來系統(tǒng)將針對其他要運(yùn)行的任務(wù)程序進(jìn)行檢測。將任務(wù)指針設(shè)置為任務(wù)鏈表中的下一個任務(wù)，表示將下一個任務(wù)更新為當(dāng)前任務(wù)，并跳轉(zhuǎn)至S220，執(zhí)行空閑內(nèi)存的確定操作，如此可遍歷檢測任務(wù)鏈表中全部任務(wù)程序，保證系統(tǒng)中所有任務(wù)都會被執(zhí)行堆棧指針和堆?？臻g同步。

S240b：如果空閑內(nèi)存不大于預(yù)置閾值，則將任務(wù)指針設(shè)置為任務(wù)鏈表中的下一個任務(wù)，以將下一個任務(wù)更新為當(dāng)前任務(wù)。

示例性的，如果空閑內(nèi)存不大于預(yù)置閾值，則說明當(dāng)前任務(wù)的堆棧空間沒有浪費(fèi)內(nèi)存，因此將任務(wù)指針指向任務(wù)鏈表中的下一個任務(wù)作為當(dāng)前任務(wù)，系統(tǒng)針對更新后的當(dāng)前任務(wù)進(jìn)行檢測，即再跳轉(zhuǎn)至上S220，執(zhí)行空閑內(nèi)存的確定操作。

綜上，在本技術(shù)方案中，通過建立任務(wù)鏈表，設(shè)置任務(wù)指針，以任務(wù)指針的指向來確定當(dāng)前任務(wù)；通過釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁，來達(dá)到當(dāng)前任務(wù)的堆棧指針和堆?？臻g的同步，可以及時釋放浪費(fèi)的內(nèi)存，提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率；通過改變?nèi)蝿?wù)指針的指向，來更新需要檢測的當(dāng)前任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的全部任務(wù)進(jìn)行遍歷檢測，盡可能地提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率。

以下是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置的實(shí)施例，動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置與上述動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法屬于同一個發(fā)明構(gòu)思，在動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置實(shí)施例中未詳盡描述的細(xì)節(jié)內(nèi)容，請參考上述動態(tài)堆棧內(nèi)存管理方法的實(shí)施例。

實(shí)施例三

請參考圖3，其是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置的架構(gòu)示意圖。

本實(shí)施例的，動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置300，可以包括如下內(nèi)容：

空閑內(nèi)存確定模塊310，用于確定當(dāng)前任務(wù)的堆棧空間的堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存。

內(nèi)存頁釋放模塊320，用于如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁。

重置模塊330，用于將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆棧空間頂部位置。

綜上，在本技術(shù)方案中，確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存，如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆棧空間頂部位置之間的內(nèi)存頁，將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆棧空間頂部位置。通過釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁，來達(dá)到堆棧指針和堆?？臻g的同步，可以及時釋放浪費(fèi)的內(nèi)存，提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率。

實(shí)施例四

請參考圖4A，其是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置的架構(gòu)示意圖。本實(shí)施例與實(shí)施例三的主要區(qū)別在于，增加了任務(wù)鏈表建立模塊410、循環(huán)遍歷模塊430b和當(dāng)前任務(wù)更新模塊450。

本實(shí)施例的動態(tài)堆棧內(nèi)存管理裝置400，可以包括如下內(nèi)容：

任務(wù)鏈表建立模塊410，用于為正在運(yùn)行的所有任務(wù)建立任務(wù)鏈表，并設(shè)置任務(wù)指針，指向至少一個任務(wù)，作為當(dāng)前任務(wù)。

空閑內(nèi)存確定模塊420，用于確定當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存。

內(nèi)存頁釋放模塊430a，用于如果空閑內(nèi)存大于預(yù)置閾值，則釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁。

重置模塊440，用于將堆棧指針位置所在內(nèi)存頁的起始位置重置為堆?？臻g頂部位置。

當(dāng)前任務(wù)更新模塊450，用于將任務(wù)指針設(shè)置為任務(wù)鏈表中的下一個任務(wù)，以將下一個任務(wù)更新為當(dāng)前任務(wù)，并返回空閑內(nèi)存確定模塊420。

循環(huán)遍歷模塊430b，用于如果空閑內(nèi)存不大于預(yù)置閾值，則將任務(wù)指針設(shè)置為任務(wù)鏈表中的下一個任務(wù)，以將下一個任務(wù)更新為當(dāng)前任務(wù)，并返回空閑內(nèi)存確定模塊420。

可選的，請參考圖4B，其是圖4A中空閑內(nèi)存確定模塊420的可選實(shí)施方式的架構(gòu)示意圖?？臻e內(nèi)存確定模塊420可以包括位置獲取單元421和空閑內(nèi)存計(jì)算單元422，其中：

位置獲取單元421，用于每隔預(yù)置時長獲取當(dāng)前任務(wù)的堆?？臻g的堆棧指針位置和堆?？臻g頂部位置。

空閑內(nèi)存計(jì)算單元422，用于計(jì)算堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的空閑內(nèi)存。

綜上，在本技術(shù)方案中，通過建立任務(wù)鏈表，設(shè)置任務(wù)指針，以任務(wù)指針的指向來確定當(dāng)前任務(wù)；通過釋放堆棧指針位置至堆?？臻g頂部位置之間的內(nèi)存頁，來達(dá)到當(dāng)前任務(wù)的堆棧指針和堆?？臻g的同步，可以及時釋放浪費(fèi)的內(nèi)存，提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率；通過改變?nèi)蝿?wù)指針的指向，來更新需要檢測的當(dāng)前任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的全部任務(wù)進(jìn)行遍歷檢測，盡可能地提高嵌入式系統(tǒng)內(nèi)存的利用率。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。