即使程序使用不到一半的 RAM，memory 碎片是否會導致 Arduino 耗盡 RAM？

Question

我正在使用 Arduino Nano，每個都有 6kB RAM，並且我相信我可以編寫我的程序來使用不到一半的 RAM。 我的程序在 void 循環中有一些變量，其中一個是 10 個字符的字符串，每秒被覆蓋 10 次。 還有其他變量，包括函數中的 <10 個字符串，每秒也被覆蓋 10 次）。

當然，如果我使用的 RAM 不到一半，那么無論 RAM 變得多么碎片化，當對變量執行某些操作時，memory 分配器總是會找到足夠大的孔來容納新數據？

我已經聽說 Arduinos 不贊成使用字符串。 這確實讓我感到驚訝，因為 char arrays 完全能夠導致 memory 碎片。 我不想將字符串換成 char arrays，因為我正在使用 serial.readstring() 從串口讀取整個字符串。 要使用 char，我需要使用僅接收 1 個字符的 serial.read()，這使得該過程更加繁瑣。

Answer 1

如果您不使用動態 memory，您將不會得到 memory 碎片。 動態 memory 是在您使用malloc()和朋友或new關鍵字時分配的，這在 Arduino 程序中並不常見。 您提到的所有內容要么在固定大小的堆棧上，要么在程序的生命周期內分配一次。

Answer 2

我不想用我的字符串交換 char arrays 因為我正在使用 serial.readstring()

Serial.readString Serial.readString()返回一個String object，其內部緩沖區（來自源，因為沒有記錄）是動態分配的（如果大小增加則重新分配）。 每個分配將是 8 字節對齊的，並包括一個塊 header 也可能是 8 個字節，因此小分配的“開銷”空間（即已使用但對已分配內存的用戶不可用的空間）可能與用戶 memory 已分配。

現在您必須意識到動態 memory 分配來自堆，並非所有 6Kb 都將分配給堆。 首先 linker 將分配所有 static 數據對象，然后是堆，剩下的將是可用堆棧。 在 6Kb 的部分上，幾乎沒有任何空間可容納有用大小的堆。

更普遍地說，在嵌入式系統中使用系統堆通常是一個壞主意 - 在這種情況下，由於缺少 memory 是一個問題，但在所有情況下，在運行時耗盡的情況下都缺乏實時確定性行為和錯誤處理是問題。

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.

碎片可能不是問題，而是簡單的 memory 耗盡。 僅當您重復分配和釋放塊時才會發生碎片 - 如果您分配並且從不釋放，則不會發生碎片。 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. 靜態分配的String對象不會被銷毀。 因為String在內部使用realloc()它可以在字符串長度增加時釋放 memory - 這可能會導致碎片，但是可以通過使用String.reserve()預先分配足夠的容量來避免這種情況。

然而，這個問題很容易解決，而且一點也不“麻煩”——至少在你寫了一個合適的 function 之后（或者甚至從這里復制並粘貼它）。 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 ;
}