stm32 堆和栈(stm32 Heap & Stack)

迈不过友情╰ 2022-03-20 13:17 842阅读 0赞

原文地址：http://blog.csdn.net/slj\_win/article/details/16906141

文章排版不是很好，但是写的还是很有道理的。

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][Link 1]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(这个是stm32的启动文件)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(heap虽然有很大的存储区，但是这个存储区并不是无限大的，在stm32中，heap区的最大值由SRAM区决定，而SRAM区的大小可以参考具体的数据手册)。  
  
**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 (这个地方应该是有错，定义的大小是在startup\_stm32f10x\_hd.s，也就是启动文件中)  
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  //这里就是分配的堆空间大小  
  
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。

![Center][]

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][Link 2]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；(堆在stm32是分配在SRAM中的)  
  
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)。

参考资料：

1 百度文库[《stm32堆栈分析》][stm32]

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

[Link 1]: https://www.baidu.com/s?wd=%E5%8D%95%E7%89%87%E6%9C%BA&tn=24004469_oem_dg&rsv_dl=gh_pl_sl_csd
[Center]: /images/20220320/e3e33c6803ae4f4ebd9b23325fa54788.png
[Link 2]: https://www.baidu.com/s?wd=%E5%86%85%E5%AD%98%E5%9C%B0%E5%9D%80&tn=24004469_oem_dg&rsv_dl=gh_pl_sl_csd
[stm32]: https://www.baidu.com/s?wd=%E3%80%8Astm32%E5%A0%86%E6%A0%88%E5%88%86%E6%9E%90%E3%80%8B&tn=24004469_oem_dg&rsv_dl=gh_pl_sl_csd