即使程序使用不到一半的 RAM，memory 碎片是否会导致 Arduino 耗尽 RAM？

Question

我正在使用 Arduino Nano，每个都有 6kB RAM，并且我相信我可以编写我的程序来使用不到一半的 RAM。 我的程序在 void 循环中有一些变量，其中一个是 10 个字符的字符串，每秒被覆盖 10 次。 还有其他变量，包括函数中的 <10 个字符串，每秒也被覆盖 10 次）。

当然，如果我使用的 RAM 不到一半，那么无论 RAM 变得多么碎片化，当对变量执行某些操作时，memory 分配器总是会找到足够大的孔来容纳新数据？

我已经听说 Arduinos 不赞成使用字符串。 这确实让我感到惊讶，因为 char arrays 完全能够导致 memory 碎片。 我不想将字符串换成 char arrays，因为我正在使用 serial.readstring() 从串口读取整个字符串。 要使用 char，我需要使用仅接收 1 个字符的 serial.read()，这使得该过程更加繁琐。

Answer 1

如果您不使用动态 memory，您将不会得到 memory 碎片。 动态 memory 是在您使用malloc()和朋友或new关键字时分配的，这在 Arduino 程序中并不常见。 您提到的所有内容要么在固定大小的堆栈上，要么在程序的生命周期内分配一次。

Answer 2

我不想用我的字符串交换 char arrays 因为我正在使用 serial.readstring()

Serial.readString Serial.readString()返回一个String object，其内部缓冲区（来自源，因为没有记录）是动态分配的（如果大小增加则重新分配）。 每个分配将是 8 字节对齐的，并包括一个块 header 也可能是 8 个字节，因此小分配的“开销”空间（即已使用但对已分配内存的用户不可用的空间）可能与用户 memory 已分配。

现在您必须意识到动态 memory 分配来自堆，并非所有 6Kb 都将分配给堆。 首先 linker 将分配所有 static 数据对象，然后是堆，剩下的将是可用堆栈。 在 6Kb 的部分上，几乎没有任何空间可容纳有用大小的堆。

更普遍地说，在嵌入式系统中使用系统堆通常是一个坏主意 - 在这种情况下，由于缺少 memory 是一个问题，但在所有情况下，在运行时耗尽的情况下都缺乏实时确定性行为和错误处理是问题。

See https://docs.arduino.cc/learn/programming/memory-guide for information on code that can be used to determine the available heap space on your board and other information about memory usage on Arduino.

碎片可能不是问题，而是简单的 memory 耗尽。 仅当您重复分配和释放块时才会发生碎片 - 如果您分配并且从不释放，则不会发生碎片。 In the case of a String object, it's memory is released when it is destroyed - deleted for a dynamically created object or goes out of scope for a local object. 静态分配的String对象不会被销毁。 因为String在内部使用realloc()它可以在字符串长度增加时释放 memory - 这可能会导致碎片，但是可以通过使用String.reserve()预先分配足够的容量来避免这种情况。

然而，这个问题很容易解决，而且一点也不“麻烦”——至少在你写了一个合适的 function 之后（或者甚至从这里复制并粘贴它）。 例如：

char* SerialReadString( Serial& port, char* buffer, size_t length, int timeout )
{
    int start = millis() ;
    size_t ci = 0u ;
    while( ci < length - 1 && 
           (port.available() != 0 || millis() - start <= timeout) )
    {
        int ch = port.read() ;
        if( ch > 0 )
        {
            buffer[ci] = ch ;
            buffer[ci+1] = 0 ;
        }
    }

    return buffer ;
}