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[導讀]原文地址:http://blog.csdn.net/slj_win/article/details/16906141文章排版不是很好,但是寫的還是很有道理的。關于堆和棧已經(jīng)是程序員的一個月經(jīng)話題,大部分有是基于os層來聊的。那么,在赤裸裸的單片機下的堆和棧

原文地址:http://blog.csdn.net/slj_win/article/details/16906141

文章排版不是很好,但是寫的還是很有道理的。


關于堆和棧已經(jīng)是程序員的一個月經(jīng)話題,大部分有是基于os層來聊的。


那么,在赤裸裸的單片機下的堆和棧是什么樣的分布呢?以下是網(wǎng)摘:


intmain()

{

while(1);

}

BUILD://Program Size: Code=340 RO-data=252 RW-data=0 ZI-data=1632


編譯后,就會發(fā)現(xiàn)這么個程序已用了1600多的RAM,要是在51單片機上,會心疼死了,這1600多的RAM跑哪兒去了,


分析map,你會發(fā)現(xiàn)是堆和棧占用的,在startup_stm32f10x_md.s文件(這個是stm32的啟動文件)中,它的前面幾行就有以上定義,


這下該明白了吧。


Stack_Size EQU 0x00000400


Heap_Size EQU 0x00000200


以下引用網(wǎng)上資料 理解堆和棧的區(qū)別


(1)棧區(qū)(stack):由編譯器自動分配和釋放,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)體的二進制代碼。



例如:

inta=0;//全局初始化區(qū)

char*p1;//全局未初始化區(qū)

main()

{

intb;//棧

chars[]="abc";//棧

char*p3="1234567";//在文字常量區(qū)Flash

staticintc=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)自動分配/釋放,heap上的空間手動分配/釋放。


stack的空間有限,heap是很大的自由存儲區(qū)(heap雖然有很大的存儲區(qū),但是這個存儲區(qū)并不是無限大的,在stm32中,heap區(qū)的最大值由SRAM區(qū)決定,而SRAM區(qū)的大小可以參考具體的數(shù)據(jù)手冊)。


程序在編譯期和函數(shù)分配內(nèi)存都是在棧上進行,且程序運行中函數(shù)調(diào)用時參數(shù)的傳遞也是在棧上進行。


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1.堆和棧大小


定義大小在startup_stm32f2xx.s (這個地方應該是有錯,定義的大小是在startup_stm32f10x_hd.s,也就是啟動文件中)


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 //這里就是分配的堆空間大小


AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base


2.堆和棧位置


通過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個字節(jié)(它根據(jù)堆棧大小,由編譯器自動生成)


顯然堆和棧是相鄰的。




3.堆和棧空間分配


棧:向低地址擴展


堆:向高地址擴展


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:臨時變量,退出該作用域就會自動釋放


堆:malloc變量,通過free函數(shù)釋放


另外:堆棧溢出,編譯不會提示,需要注意





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如果使用了HEAP,則必須設置HEAP大小。
如果是STACK,可以設置為0,不影響程序運行。
IAR STM8定義STACK,是預先在RAM尾端分配一個字節(jié)的區(qū)域作為堆棧預留區(qū)域。
當程序靜態(tài)變量,全局變量,或者堆與預留堆棧區(qū)域有沖突,編譯器連接的時候就會報錯。
你可以吧STACK設置為0,并不影響運行。(會影響調(diào)試,調(diào)試會報堆棧溢出警告)。
其實沒必要這么做。
一般程序,(在允許范圍內(nèi))設置多少STACK,并不影響程序真實使用的RAM大小,
(可以試驗,把STACK設置多少,編譯出來的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設置為0,并不是真實地減少RAM使用。
僅僅是欺騙一下編譯器,讓程序表面上看起來少用了RAM。
而設置一定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沒有被占用,可以用來作為堆棧。
以上僅針對IAR STM8.





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從以上網(wǎng)摘來看單片機的堆和棧是分配在RAM里的,有可能是內(nèi)部也有可能是外部,可以讀寫;(堆在stm32是分配在SRAM中的)





棧:存函數(shù)的臨時變量,即局部變量,函數(shù)返回時隨時有可能被其他函數(shù)棧用。所以棧是一種分時輪流使用的存儲區(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)活動的范圍,操過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怎么運行的,只是在Debug調(diào)試時會提示錯。棧溢出也有是超過了國界進行


活動,只要老外沒有意見,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


單片機代碼在函數(shù)里定義一個大數(shù)組 int buf[8192],棧要是小于8192是會死的很慘。





堆:存的是全局變量,這變量理論上是所有函數(shù)都可以訪問的,全局變量有的有初始值,但這個值不是存在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單片機硬件的實際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RAM)。


參考資料:

1 百度文庫《stm32堆棧分析》

http://wenku.baidu.com/link?url=Fk8ht47IULQFtxV43tc36LMSqDaGihhImEiVWmch-3nqRwRv2Arg9HUxU-JtQy8E64Kfiuhn0QghFpFQBFV9jdTRqpmMoaowX2DiMTGHC7u


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