SilentC のメモリ管理をのぞく

SilentCには、メモリ割り当て関数 MemoryAlloc が用意されています。 どんなメモリ管理が行われているのか、ちょっとのぞいてみましょう。

割り当て限界を見る

MCF52233には、32KByteのRAMが搭載されています。 この32KByteのメモリを MemoryAlloc でどのぐらい割り当ててくれるのか、調べます。 調査方法は、 MemoryAlloc 関数を何度も呼び出す方法をとりました。

SilentC (May 13 2008)
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))
20003934
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))
20003a38
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))
20003b3c
OK
  :
PrHex(MemoryAlloc(256))
20007c3c
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))
20007d40
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))
20007e44
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))

256バイトのメモリを割り当てていくと、0x20007e44から0x20007f43までの256バイトを割り当てたところで、SilentCは、どこかに飛んでいってしまいました。 どうやら、ヒープ領域の上限は、このあたりにありそうです。

管理領域には何があるのか

割り当てられているアドレスを見てみるとわかるように、割り当てた領域よりも4バイト多くアドレスが進んでいます。 おそらく、この4バイトに何らかの管理情報が含まれているのだと考えられます。 何があるのか、ダンプしてみます。

PrHex(MemoryAlloc(256))
20003934
OK
PrHex(MemoryAlloc(256))
20003a38
OK
m::d(0x20003a00)
20003a00  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a08  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a10  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a18  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a20  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a28  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a30  00 00 00 00 00 41 00 40  .....A.@
20003a38  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a40  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a48  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a50  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a58  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a60  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a68  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a70  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20003a78  00 00 00 00 00 00 00 00  ........

0x20003a38からの256バイトのブロックの直前には、00410040という4バイトの値が入っていました。 これは、何かな？ 割り当てるブロックのサイズを変えながら、値を調べてみました。

割り当てブロックサイズと直前の管理領域の値

サイズ	ブロック先頭	管理領域アドレス	管理領域内容
16	20003934	20003930	0005 0004
32	20003948	20003944	0009 0008
48	2000396c	20003968	000d 000c
64	200039a0	2000399c	0011 0010
80	200039e4	200039e0	0015 0014
96	20003a38	20003a34	0019 0018
112	20003a9c	20003a98	001d 001c
128	20003b10	20003b0c	0021 0020

管理領域の2ワード目は、割り当てたブロックサイズの4分の1の値になっていました。 そのため、ここには、ロングワード(4バイト)単位のブロックサイズが入っているのだろうと推測します。

メモリを開放すると管理領域はどうなるか

管理領域の1ワード目の数値の意味は、これだけでは不明です。 そこで、1024バイトの領域を確保・開放して管理領域の変化を調べました。

PrHex(MemoryAlloc(1020))
20003934
OK
PrHex(MemoryAlloc(1024))
20003d34
OK
MemoryFree(0x20003934)
OK
PrHex(MemoryAlloc(1024))
20004138
OK
PrHex(MemoryAlloc(1024))
2000453c
OK
MemClear(0x20003d34,1024)
OK
MemClear(0x20004138,1024)
OK
MemClear(0x2000453c,1024)
OK
MemoryFree(0x20004138)

開放したメモリは、すぐにインタプリタの作業領域にされてしまうようなので、少々、トリッキーな事をしています。 管理領域の前後はこのようになりました。

20004120  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20004128  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20004130  00 00 00 00 01 01 01 00  ........
20004138  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20004140  00 00 00 00 00 00 00 00  ........

20004528  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20004530  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20004538  01 01 01 00 00 00 00 00  ........
20004540  00 00 00 00 00 00 00 00  ........
20004548  00 00 00 00 00 00 00 00  ........

確保された状態でも、開放された状態でも管理領域の値には変化がありません。 ということは、1ワード目は、単に管理情報を含んだメモリブロックの長さということも考えられます。 空エリア情報が管理領域に書いてあるわけではなかったのか。

4バイトの管理領域があることを発見したときには、MS-DOSのような管理方法かと思っていたのですが、どうもそうではなさそうです。 ここから先は、リバース・エンジニアリングかな？

関連文献

私に記憶にあるMS-DOSのメモリ管理方法は、この本で読んだ知識だったはずです。

応用MS‐DOS (アスキー・ラーニングシステム)

• 作者: 村瀬 康治
• 出版社/メーカー: アスキー
• 発売日: 1986/07
• メディア: 単行本

コメント 1

この記事の「割り当て限界を見る」で「MemoryAllocを繰り返すと暴走する現象」について言及しました。「SilentC (Oct 14 2008)版」では、割り当て可能なヒープが枯渇した場合には、MemoryAllocが0を返すように修正されました。

by noritan (2008-10-15 21:26)