C# · 12月 20, 2021

stm32 堆和栈(stm32 Heap & Stack)【worldsing笔记】

关于堆和栈已经是程序员的一个月经话题,大部分有是基于os层来聊的。

那么,在赤裸裸的单片机下的堆和栈是什么样的分布呢?以下是网摘:

刚接手STM32时,你只编写一个

int main()

{

while(1);

}

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

编译后,就会发现这么个程序已用了1600多的RAM,要是在51单片机上,会心疼死了,这1600多的RAM跑哪儿去了,

分析map,你会发现是堆和栈占用的,在startup_stm32f10x_md.s文件中,它的前面几行就有以上定义,

这下该明白了吧。

Stack_Size   EQU   0x00000400

Heap_Size   EQU   0x00000200

以下引用网上资料 理解堆和栈的区别

(1)栈区(stack):由编译器自动分配和释放,存放函数的参数值、局部变量的值等,其操作方式类似

于数据结构中的栈。

(2)堆区(heap):一般由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收。分配

方式类似于数据结构中的链表。

(3)全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态

变量在一块区域,未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系

统自动释放。

(4)文字常量区:常量字符串就是存放在这里的。

(5)程序代码区:存放函数体的二进制代码。

例如:

int a=0;   //全局初始化区

char *p1;   //全局未初始化区

main()

{

int b;   //栈

char s[]=”abc”;   //栈

char *p3= “1234567”;   //在文字常量区Flash

static int c =0 ;   //静态初始化区

p1= (char *)malloc(10);   //堆区

strcpy(p1,”123456″);   //”123456″放在常量区

}

所以堆和栈的区别:

stack的空间由操作系统自动分配/释放,heap上的空间手动分配/释放。

stack的空间有限,heap是很大的自由存储区。

程序在编译期和函数分配内存都是在栈上进行,且程序运行中函数调用时参数的传递也是在栈上进行。

——————————————————————————————————

1.堆和栈大小

定义大小在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)  

;

Heap_Size  EQU  0x00000200

AREA  HEAP,ALIGN=3 

__heap_base

2.堆和栈位置

通过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)

显然 Cortex-m3资料可知:__initial_sp是堆栈指针,它就是FLASH的0x8000000地址前面4个字节(它根据堆栈大小,由编译器自动生成)

显然堆和栈是相邻的。

3.堆和栈空间分配

栈:向低地址扩展

堆:向高地址扩展

显然如果依次定义变量

先定义的栈变量的内存地址比后定义的栈变量的内存地址要大

先定义的堆变量的内存地址比后定义的堆变量的内存地址要小

4.堆和栈变量

栈:临时变量,退出该作用域就会自动释放

堆:malloc变量,通过free函数释放

另外:堆栈溢出,编译不会提示,需要注意

——————————————————————————————————

如果使用了HEAP,则必须设置HEAP大小。 

如果是STACK,可以设置为0,不影响程序运行。 

IAR STM8定义STACK,是预先在RAM尾端分配一个字节的区域作为堆栈预留区域。 

当程序静态变量,全局变量,或者堆与预留堆栈区域有冲突,编译器连接的时候就会报错。 

你可以吧STACK设置为0,并不影响运行。(会影响调试,调试会报堆栈溢出警告)。 

其实没必要这么做。 

一般程序,(在允许范围内)设置多少STACK,并不影响程序真实使用的RAM大小, 

(可以试验,把STACK设置多少,编译出来的HEX文件都是一样), 

程序还是按照它原本的状态使用RAM,把STACK设置为0,并不是真实地减少RAM使用。 

仅仅是欺骗一下编译器,让程序表面上看起来少用了RAM。 

而设置一定size的STACK,也并不是真的就多使用了RAM,只是让编译器帮你 

检查一下,是否能够保证有size大小的RAM没有被占用,可以用来作为堆栈。 

以上仅针对IAR STM8.

——————————————————————————————————

从以上网摘来看单片机的堆和栈是分配在RAM里的,有可能是内部也有可能是外部,可以读写;

@H_403_241@栈:存函数的临时变量,即局部变量,函数返回时随时有可能被其他函数栈用。所以栈是一种分时轮流使用的存储区,

      编译器里定义的Stack_Size,是为了限定函数的局部数据活动的范围,操过这么范围有可以跑飞,也就是栈溢出;

     Stack_Size不影响Hex,更不影响Hex怎么运行的,只是在Debug调试时会提示错。栈溢出也有是超过了国界进行

     活动,只要老外没有意见,你可以接着玩,有老外不让你玩,你就的得死,或是大家都死(互相撕杀),有的人写

    单片机代码在函数里定义一个大数组 int buf[8192],栈要是小于8192是会死的很惨。

@H_403_241@堆:存的是全局变量,这变量理论上是所有函数都可以访问的,全局变量有的有初始值,但这个值不是存在RAM里的,是

     存在Hex里,下载到Flash里,上电由代码(编译器生成的汇编代码)搬过去的。有的人很“霸道”,上电就霸占已一块很

    大的RAM(Heap_Size),作为己有(malloc_init),别人用只能通过他们管家借(malloc),用完还得换(free)。所以  

    一旦有“霸道”的人出现是编译器里必须定义Heap_Size,否则和他管家借也没有用。

@H_403_241@总之:堆和栈有存在RAM里,他两各分多少看函数需求,但是他两的总值不能超过单片机硬件的实际RAM尺寸,否则只能

     到海里玩(淹死了)或是自己打造船接着玩(外扩RAM)。