|
| 1 | +use super::align_up; |
| 2 | +use core::mem; |
| 3 | + |
| 4 | +struct ListNode { |
| 5 | + size: usize, |
| 6 | + next: Option<&'static mut ListNode>, |
| 7 | +} |
| 8 | + |
| 9 | +impl ListNode { |
| 10 | + const fn new(size: usize) -> Self { |
| 11 | + ListNode { size, next: None } |
| 12 | + } |
| 13 | + |
| 14 | + fn start_addr(&self) -> usize { |
| 15 | + self as *const Self as usize |
| 16 | + } |
| 17 | + |
| 18 | + fn end_addr(&self) -> usize { |
| 19 | + self.start_addr() + self.size |
| 20 | + } |
| 21 | +} |
| 22 | + |
| 23 | +pub struct LinkedListAllocator { |
| 24 | + head: ListNode, |
| 25 | +} |
| 26 | + |
| 27 | +impl LinkedListAllocator { |
| 28 | + pub const fn new() -> Self { |
| 29 | + Self { |
| 30 | + head: ListNode::new(0), |
| 31 | + } |
| 32 | + } |
| 33 | + |
| 34 | + pub unsafe fn init(&mut self, heap_start: usize, heap_size: usize) { |
| 35 | + unsafe { |
| 36 | + self.add_free_region(heap_start, heap_size); |
| 37 | + } |
| 38 | + } |
| 39 | + |
| 40 | + unsafe fn add_free_region(&mut self, addr: usize, size: usize) { |
| 41 | + // verifica que a região liberada é capaz de armazenar um ListNode |
| 42 | + assert_eq!(align_up(addr, mem::align_of::<ListNode>()), addr); |
| 43 | + assert!(size >= mem::size_of::<ListNode>()); |
| 44 | + |
| 45 | + let mut node = ListNode::new(size); |
| 46 | + node.next = self.head.next.take(); |
| 47 | + let node_ptr = addr as *mut ListNode; |
| 48 | + |
| 49 | + unsafe { |
| 50 | + node_ptr.write(node); |
| 51 | + self.head.next = Some(&mut *node_ptr); |
| 52 | + } |
| 53 | + } |
| 54 | + |
| 55 | + fn find_region(&mut self, size: usize, align: usize) -> Option<(&'static mut ListNode, usize)> { |
| 56 | + let mut current = &mut self.head; |
| 57 | + |
| 58 | + while let Some(ref mut region) = current.next { |
| 59 | + if let Ok(alloc_start) = Self::alloc_from_region(®ion, size, align) { |
| 60 | + let next = region.next.take(); |
| 61 | + let ret = Some((current.next.take().unwrap(), alloc_start)); |
| 62 | + current.next = next; |
| 63 | + return ret; |
| 64 | + } else { |
| 65 | + current = current.next.as_mut().unwrap(); |
| 66 | + } |
| 67 | + } |
| 68 | + |
| 69 | + None |
| 70 | + } |
| 71 | + |
| 72 | + fn alloc_from_region(region: &ListNode, size: usize, align: usize) -> Result<(usize, ())> { |
| 73 | + let alloc_start = align_up(region.start_addr(), align); |
| 74 | + let alloc_end = alloc_start.checked_add(size).ok_or(())?; |
| 75 | + |
| 76 | + if alloc_end > region.end_addr() { |
| 77 | + // região pequena |
| 78 | + return Err(()); |
| 79 | + } |
| 80 | + |
| 81 | + let excess_size = region.end_addr() - alloc_end; |
| 82 | + |
| 83 | + // a alocação divide a região em uma parte usada e livre |
| 84 | + // portanto a parte excedente deve conseguir armazenar um ListNode |
| 85 | + if excess_size > 0 && excess_size < mem::size_of::<ListNode>() { |
| 86 | + return Err(()); |
| 87 | + } |
| 88 | + |
| 89 | + Ok(alloc_start) |
| 90 | + } |
| 91 | + |
| 92 | + /// ajusta o layout de forma que a região alocada de memória |
| 93 | + /// possa armazenar um ListNode. |
| 94 | + /// alguma hora, as regiões serão desalocadas portanto devem serem capazes de armazenarem |
| 95 | + /// ListNode sem causar UB. |
| 96 | + fn size_align(layout: Layout) -> (usize, usize) { |
| 97 | + let layout = layout |
| 98 | + .align_to(mem::align_of::<ListNode>()) // aumenta o alinhamento para o alinhamento de um ListNode |
| 99 | + .expect("adjusting alignment failed") |
| 100 | + // arredonda o tamanho para um múltiplo do alinhamento para garantir que o próximo bloco de memória vai ter |
| 101 | + // o alinhamento correto para armazenar um ListNode |
| 102 | + .pad_to_align(); |
| 103 | + |
| 104 | + // garante um tamanho mínimo de mem::size_of::<ListNode> |
| 105 | + // dessa maneira, o dealloc pode escrever de forma segura um ListNode para o bloco de memória liberado |
| 106 | + let size = layout.size().max(mem::size_of::<ListNode>()); |
| 107 | + |
| 108 | + (size, layout.align()) |
| 109 | + } |
| 110 | +} |
| 111 | + |
| 112 | +unsafe impl GlobalAlloc for Locked<LinkedListAllocator> { |
| 113 | + unsafe fn alloc(&self, layout: Layout) -> *mut u8 { |
| 114 | + let (size, align) = LinkedListAllocator::size_align(layout); |
| 115 | + let mut allocator = self.lock(); |
| 116 | + |
| 117 | + if let Some((region, alloc_start)) = allocator.find_region(size, align) { |
| 118 | + let alloc_end = alloc_start.checked_add(size).expect("overflow"); |
| 119 | + let excess_size = region.end_addr() - alloc_end; |
| 120 | + |
| 121 | + if excess_size > 0 { |
| 122 | + unsafe { |
| 123 | + allocator.add_free_region(alloc_end, excess_size); |
| 124 | + } |
| 125 | + } |
| 126 | + |
| 127 | + alloc_start as *mut u8 |
| 128 | + } else { |
| 129 | + ptr::null_mut() |
| 130 | + } |
| 131 | + } |
| 132 | + |
| 133 | + unsafe fn dealloc(&self, ptr: *mut u8, layout: Layout) { |
| 134 | + let (size, _) = LinkedListAllocator::size_align(layout); |
| 135 | + |
| 136 | + unsafe { self.lock().add_free_region(ptr as usize, size) } |
| 137 | + } |
| 138 | +} |
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