在FreeRTOS8.0.1這個版本中，一共有四個內存堆模型。這一次講的就是第二個模型Heap_2.c。從一開始就可以看到注釋中對Heap_2的模型解釋：這是對pvPortMalloc()和vPortFree()的簡單實現，除了可以分配內存之外，還可以對已分配的內存進行回收，但相鄰空閑塊不會進行合并，因此會造成一定的內存碎片。（A sample implementation of pvPortMalloc() and vPortFree() that permits allocated blocks to be freed, but does not combine adjacent free blocks into a single larger block (and so will fragment memory).）

在Heap_2中，由于開始支持對內存進行回收，因此FreeRTOS以空閑塊對內存堆進行管理，并且使用了最佳適配算法(best fit algorithm)去進行內存的分配。

首先，還是由內存中開辟一個靜態(tài)數組ucHeap[ configTOTAL_HEAP_SIZE ]作為FreeRTOS的內存堆。同樣也會因為對齊的原因FreeRTOS對內存堆的可用空間進行了調整，并定義了常量configADJUSTED_HEAP_SIZE。（具體已在上一篇《內存管理Heap_1.c》中介紹）

接下來可以留意Heap_2.c中最重要的結構struct A_BLOCK_LINK。由于FreeRTOS用空閑塊對內存堆進行管理，于是用這一個結構來形成一條空閑塊鏈表對空閑塊進行組織和管理。
/* Define the linked list structure. This is used to link free blocks in order of their size. */
typedef struct A_BLOCK_LINK
{
struct A_BLOCK_LINK *pxNextFreeBlock; /*<< The next free block in the list. */
size_t xBlockSize; /*<< The size of the free block. */
} BlockLink_t;

這個結構有兩個成員，第一個是節(jié)點Next指針pxNextFreeBlock，第二個是空閑塊大小。一個空閑塊就用這樣的一個結構節(jié)點表示，所有節(jié)點通過Next指針形成一條空閑塊鏈表。FreeRTOS還定義了這個鏈表的頭xStart和尾xEnd。
/* Create a couple of list links to mark the start and end of the list. */
static BlockLink_t xStart, xEnd;

與Heap_1不同，在Heap_2中會有一個堆初始化的過程prvHeapInit()。這一個過程被pvPortMalloc()調用，但只被調用一次。主要還是對內存堆進行對齊還有對空閑塊表進行初始化工作。下面是它的工作流程。

首先，初始化流程對整個內存堆進行地址對齊工作。對齊的原因的原理與Heap_1一樣。
/* Ensure the heap starts on a correctly aligned boundary. */
pucAlignedHeap = ( uint8_t * ) ( ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) &ucHeap[ portBYTE_ALIGNMENT ] ) & ( ( portPOINTER_SIZE_TYPE ) ~portBYTE_ALIGNMENT_MASK ) );

在獲取到地址對齊后的內存堆首地址之后，就要對空閑塊鏈表進行初始化。留意，xStart是鏈表頭，并不表示一個空閑塊，xEnd是鏈表尾，也不表示一個空閑塊，但記錄著整個堆的大小。其代碼如下：
/* xStart is used to hold a pointer to the first item in the list of free
blocks. The void cast is used to prevent compiler warnings. */
xStart.pxNextFreeBlock = ( void * ) pucAlignedHeap;
xStart.xBlockSize = ( size_t ) 0;

/* xEnd is used to mark the end of the list of free blocks. */
xEnd.xBlockSize = configADJUSTED_HEAP_SIZE;
xEnd.pxNextFreeBlock = NULL;

/* To start with there is a single free block that is sized to take up the
entire heap space. */
pxFirstFreeBlock = ( void * ) pucAlignedHeap;
pxFirstFreeBlock->xBlockSize = configADJUSTED_HEAP_SIZE;
pxFirstFreeBlock->pxNextFreeBlock = &xEnd;

經過上面的初始化流程后，整個鏈表如下圖所示。注意，xStart和xEnd是存在于靜態(tài)存儲區(qū)中，并不在FreeRTOS申請的內存堆數組中，但初始時第一個節(jié)點卻在內存堆數組中。我用的編譯器是Keil MDK 5.11，并且將FreeRTOS移植到STM32上，因此一個A_BLOCK_LINK的大小為8個字節(jié)。

整個初始化的流程就完成了。接下來看看pvPortMalloc()分配內存的流程。如Heap_1一樣，在真正開始分配內存時，用vTaskSuspendAll()掛起所有任務，防止分配內存的過程被中斷，確保操作的原子性。緊接著，如果是第一次調用pvPortMalloc()，則調用prvHeapInit()對內存堆和空閑塊鏈表進行初始化。由于在Heap_2中將內存堆用空閑塊處理，因此用戶每申請一次內存，FreeRTOS都會在申請的空間前加上空閑塊頭部BlockLink_t，用于記錄分配出去的空間的大小。因此，真正要分配的內存空間大小就等于用戶申請的內存空間大小加上空閑塊頭部的大小。加上頭部之后，還要對整個大小進行對齊。因此，在真正分配空間之前，FreeRTOS都對用戶申請的空間大小進行了調整。如下面的代碼所示。
/* The wanted size is increased so it can contain a BlockLink_t
structure in addition to the requested amount of bytes. */
if( xWantedSize > 0 )
{
xWantedSize += heapSTRUCT_SIZE;