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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。
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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) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
;
Heap_Size EQU 0x00000200
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, 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
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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.
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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;
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。
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。
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)。
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