STM32 堆棧知識(shí)
在STM32平臺(tái)上編寫如下代碼:
int main()
{
while(1);
}
BUILD://Program Size: Code=340 RO-data=252 RW-data=0 ZI-data=1632
編譯后,就會(huì)發(fā)現(xiàn)這么個(gè)程序已用了1600多的RAM,這1600多的RAM跑哪兒去了,分析map,你會(huì)發(fā)現(xiàn)是堆和棧占用的,在startup_stm32f10x_md.s文件中,它的前面幾行就有以上定義。
Stack_Size EQU 0x00000400
Heap_Size EQU 0x00000200
PS:
在Keil中編譯工程成功后,在下面的Bulid Ouput窗口中會(huì)輸出下面這樣一段信息:
Program Size: Code=340 RO-data=252 RW-data=0 ZI-data=1632
其代表的意思如下:
Code :是程序中代碼所占字節(jié)大小
RO-data :程序中所定義的指令和常量大小 (個(gè)人理解 :Read Only)
RW-data :程序中已初始化的變量大小 (個(gè)人理解”:Read/Write)
ZI-Data :程序中未初始化的變量大小 (個(gè)人理解 :Zero Initialize)
ROM(Flash) size = Code+RO-data+RW-data;
RAM size = RW-data+ZI-data
可以通過(guò).map查看占用的flash和ram大小
堆和棧的區(qū)別:
(1)棧區(qū)(stack):由編譯器自動(dòng)分配和釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值等,其操作方式類似
于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
(2)堆區(qū)(heap):一般由程序員分配和釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由操作系統(tǒng)回收。分配
方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表。
(3)全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static):全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態(tài)
變量在一塊區(qū)域,未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。程序結(jié)束后由系
統(tǒng)自動(dòng)釋放。
(4)文字常量區(qū):常量字符串就是存放在這里的。
(5)程序代碼區(qū):存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。
例如:
int a=0; //全局初始化區(qū)
char *p1; //全局未初始化區(qū)
main()
{
int b; //棧
char s[]="abc"; //棧
char *p3= "1234567"; //在文字常量區(qū)Flash
static int c =0 ; //靜態(tài)初始化區(qū)
p1= (char *)malloc(10); //堆區(qū)
strcpy(p1,"123456"); //"123456"放在常量區(qū)
}
所以堆和棧的區(qū)別:
stack的空間由操作系統(tǒng)自動(dòng)分配/釋放,heap上的空間手動(dòng)分配/釋放。
stack的空間有限,heap是很大的自由存儲(chǔ)區(qū)。
程序在編譯期和函數(shù)分配內(nèi)存都是在棧上進(jìn)行,且程序運(yùn)行中函數(shù)調(diào)用時(shí)參數(shù)的傳遞也是在棧上進(jìn)行。
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1.堆和棧大小
定義大小在startup_stm32f2xx.s
Stack_Size EQU 0x00000400
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
; Heap Configuration
; Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;
Heap_Size EQU 0x00000200
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
2.堆和棧位置
通過(guò)MAP文件可知
HEAP 0x200106f8 Section 512 startup_stm32f2xx.o(HEAP)
STACK 0x200108f8 Section 1024 startup_stm32f2xx.o(STACK)
__heap_base 0x200106f8 Data 0 startup_stm32f2xx.o(HEAP)
__heap_limit 0x200108f8 Data 0 startup_stm32f2xx.o(HEAP)
__initial_sp 0x20010cf8 Data 0 startup_stm32f2xx.o(STACK)
顯然 Cortex-m3資料可知:__initial_sp是堆棧指針,它就是FLASH的0x8000000地址前面4個(gè)字節(jié)(它根據(jù)堆棧大小,由編譯器自動(dòng)生成)
顯然堆和棧是相鄰的。
3.堆和??臻g分配
棧:向低地址擴(kuò)展
堆:向高地址擴(kuò)展
顯然如果依次定義變量
先定義的棧變量的內(nèi)存地址比后定義的棧變量的內(nèi)存地址要大
先定義的堆變量的內(nèi)存地址比后定義的堆變量的內(nèi)存地址要小
4.堆和棧變量
棧:臨時(shí)變量,退出該作用域就會(huì)自動(dòng)釋放
堆:malloc變量,通過(guò)free函數(shù)釋放
另外:堆棧溢出,編譯不會(huì)提示,需要注意
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如果使用了HEAP,則必須設(shè)置HEAP大小。
如果是STACK,可以設(shè)置為0,不影響程序運(yùn)行。
IAR STM8定義STACK,是預(yù)先在RAM尾端分配一個(gè)字節(jié)的區(qū)域作為堆棧預(yù)留區(qū)域。
當(dāng)程序靜態(tài)變量,全局變量,或者堆與預(yù)留堆棧區(qū)域有沖突,編譯器連接的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)。
你可以吧STACK設(shè)置為0,并不影響運(yùn)行。(會(huì)影響調(diào)試,調(diào)試會(huì)報(bào)堆棧溢出警告)。
其實(shí)沒(méi)必要這么做。
一般程序,(在允許范圍內(nèi))設(shè)置多少STACK,并不影響程序真實(shí)使用的RAM大小,
(可以試驗(yàn),把STACK設(shè)置多少,編譯出來(lái)的HEX文件都是一樣),
程序還是按照它原本的狀態(tài)使用RAM,把STACK設(shè)置為0,并不是真實(shí)地減少RAM使用。
僅僅是欺騙一下編譯器,讓程序表面上看起來(lái)少用了RAM。
而設(shè)置一定size的STACK,也并不是真的就多使用了RAM,只是讓編譯器幫你
檢查一下,是否能夠保證有size大小的RAM沒(méi)有被占用,可以用來(lái)作為堆棧。
以上僅針對(duì)IAR STM8.
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從以上網(wǎng)摘來(lái)看單片機(jī)的堆和棧是分配在RAM里的,有可能是內(nèi)部也有可能是外部,可以讀寫;
棧:存函數(shù)的臨時(shí)變量,即局部變量,函數(shù)返回時(shí)隨時(shí)有可能被其他函數(shù)棧用。所以棧是一種分時(shí)輪流使用的存儲(chǔ)區(qū),
編譯器里定義的Stack_Size,是為了限定函數(shù)的局部數(shù)據(jù)活動(dòng)的范圍,操過(guò)這么范圍有可以跑飛,也就是棧溢出;
Stack_Size不影響Hex,更不影響Hex怎么運(yùn)行的,只是在Debug調(diào)試時(shí)會(huì)提示錯(cuò)。棧溢出也有是超過(guò)了國(guó)界進(jìn)行
活動(dòng),只要老外沒(méi)有意見(jiàn),你可以接著玩,有老外不讓你玩,你就的得死,或是大家都死(互相撕殺),有的人寫
單片機(jī)代碼在函數(shù)里定義一個(gè)大數(shù)組 int buf[8192],棧要是小于8192是會(huì)死的很慘。
堆:存的是全局變量,這變量理論上是所有函數(shù)都可以訪問(wèn)的,全局變量有的有初始值,但這個(gè)值不是存在RAM里的,是
存在Hex里,下載到Flash里,上電由代碼(編譯器生成的匯編代碼)搬過(guò)去的。有的人很“霸道”,上電就霸占已一塊很
大的RAM(Heap_Size),作為己有(malloc_init),別人用只能通過(guò)他們管家借(malloc),用完還得換(free)。所以
一旦有“霸道”的人出現(xiàn)是編譯器里必須定義Heap_Size,否則和他管家借也沒(méi)有用。
總之:堆和棧有存在RAM里,他兩各分多少看函數(shù)需求,但是他兩的總值不能超過(guò)單片機(jī)硬件的實(shí)際RAM尺寸,否則只能
到海里玩(淹死了)或是自己打造船接著玩(外擴(kuò)RAM)。