对于单片机这种封闭代码的运行平台,内存分配有2个大方向,一个是静态变量,一个是动态变量,具体到作用域,又分为局部变量和全局变量.
全局静态变量:不管是否调用,它都在那里,比如LZ示例<test.c>的 line:11 和 line:15,注意这里加了<static>关键字,指明这个变量是并不是真正意义的全局变量,只是在这个文件的所有位置<声明位置以后的所有位置>可用.
局部静态变量:和全局静态变量类似,也是不管拉不拉屎先占坑的货,比如LZ示例<test.c>的 line:23 .特点是加了关键字<static>,意思是在这个位置,它是唯一的.在<find_stack_direction>函数里使用了递归,但局部静态变量是不在递归里重新分配空间的,原子也是通过这个方式来判断两次进入之间的地址关系.
局部动态变量:这个是最常见的,比如LZ示例<test.c>的 line:24,在这个示例里,每次声明<神灯啊神灯>,结果出来的都是新的神灯,许了愿就溜掉,是这种变量的特点.它不会记得它曾经是什么.注意,由于每次都喝了孟婆汤,有经验的码农会在召唤时默认赋一个初值,避免出现不可预料的使用.
全局动态变量:存在吗?全局可见但又可以踢掉的奇葩吗?抱歉,这句话对<全局>是个误解.<全局>的意思是变量本身没有编译器指定的生命周期,也就是<作用域>,但还有代码指定的生命周期.在LZ的示例里,<堆>就是这么一个东西,代码说<你在>就在,<你不在>就不在.申请了堆后,只要谁(任何位置的代码)知道这个位置是可以用的,谁都可以用(**具有进程内存保护的平台除外**),即使申请空间的变量<挂了>,这个空间也一直存在,直到有代码把它<销毁>掉.
顺便推销老帖http://www.openedv.com/posts/list/19693.htm
修改+注释.
**新的linux把uclinux统一了,不知道是否在单片机实现进程内存保护,同求证.不过这也不在<封闭代码平台>这个前提下了.
一、内存基本构成
可编程内存在基本上分为这样的几大部分：静态存储区、堆区和栈区。他们的功能不同，对他们使用方式也就不同。
静态存储区：内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据、全局数据和常量。
栈区：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。
堆区：亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存，程序员自己负责在适当的时候用free或delete释放内存。动态内存的生存期可以由我们决定，如果我们不释放内存，程序将在最后才释放掉动态内存。 但是，良好的编程习惯是：如果某动态内存不再使用，需要将其释放掉，否则，我们认为发生了内存泄漏现象。
按照这个说法，我在.s文件里面设置了：
Heap_Size EQU 0x00000000
也就是，没有任何动态内存分配。
这样，内存=静态存储区+栈区了。
不存在堆！！！
因为我没有用malloc来动态分配内存。
因此，前面提到的一切堆区，其实就是静态存储区。
栈增长和大端/小端问题是和CPU相关的两个问题.
1,首先来看:栈(STACK)的问题.
函数的局部变量,都是存放在"栈"里面,栈的英文是:STACK.STACK的大小,我们可以在stm32的启动文件里面设置,以战舰stm32开发板为例,在startup_stm32f10x_hd.s里面,开头就有:
Stack_Size EQU 0x00000800
表示栈大小是0X800,也就是2048字节.这样,CPU处理任务的时候,函数局部变量做多可占用的大小就是:2048字节,注意:是所有在处理的函数,包括函数嵌套,递归,等等,都是从这个"栈"里面,来分配的.
所以,如果一个函数的局部变量过多,比如在函数里面定义一个u8 buf[512],这一下就占了1/4的栈大小了,再在其他函数里面来搞两下,程序崩溃是很容易的事情,这时候,一般你会进入到hardfault....
这是初学者非常容易犯的一个错误.切记不要在函数里面放N多局部变量,尤其有大数组的时候!
对于栈区,一般栈顶,也就是MSP,在程序刚运行的时候,指向程序所占用内存的最高地址.比如附件里面的这个程序序,内存占用如下图:
图中,我们可以看到,程序总共占用内存:20+2348字节=2368=0X940
那么程序刚开始运行的时候:MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.
事实上,也是如此,如图:
图中,MSP就是:0X2000 0940.
程序运行后,MSP就是从这个地址开始,往下给函数的局部变量分配地址.
再说说栈的增长方向,我们可以用如下代码测试:
//保存栈增长方向
//0,向下增长;1,向上增长.
static u8 stack_dir;
//查找栈增长方向,结果保存在stack_dir里面.
void find_stack_direction(void)
{
static u8 *addr=NULL; //用于存放第一个dummy的地址。
u8 dummy; //用于获取栈地址
if(addr==NULL) //第一次进入
{
addr=&dummy; //保存dummy的地址
find_stack_direction (); //递归
}else //第二次进入
{
if(&dummy>addr)stack_dir=1; //第二次dummy的地址大于第一次dummy,那么说明栈增长方向是向上的.
else stack_dir=0; //第二次dummy的地址小于第一次dummy,那么说明栈增长方向是向下的.
}
}
这个代码不是我写的,网上抄来的,思路很巧妙,利用递归,判断两次分配给dummy的地址,来比较栈是向下生长,还是向上生长.
如果你在STM32测试这个函数,你会发现,STM32的栈,是向下生长的.事实上,一般CPU的栈增长方向,都是向下的.
2,再来说说,堆(HEAP)的问题.
全局变量,静态变量,以及内存管理所用的内存,都是属于"堆"区,英文名:"HEAP"
与栈区不同,堆区,则从内存区域的起始地址,开始分配给各个全局变量和静态变量.
堆的生长方向,都是向上的.在程序里面,所有的内存分为:堆+栈. 只是他们各自的起始地址和增长方向不同,他们没有一个固定的界限,所以一旦堆栈冲突,系统就到了崩溃的时候了.
同样,我们用附件里面的例程测试:
stack_dir的地址是0X20000004,也就是STM32的内存起始端的地址.
这里本来应该是从0X2000 0000开始分配的,但是,我仿真发现0X2000 0000总是存放:0X2000 0398,这个值,貌似是MSP,但是又不变化,还请高手帮忙解释下.
其他的,全局变量,则依次递增,地址肯定大于0X20000004,比如cpu_endian的地址就是0X20000005.
这就是STM32内部堆的分配规则.
3,再说说,大小端的问题.
大端模式：低位字节存在高地址上，高位字节存在低地址上
小端模式：高位字节存在高地址上，低位字节存在低地址上
STM32属于小端模式,简单的说,比如u32 temp=0X12345678;
假设temp地址在0X2000 0010.
那么在内存里面,存放就变成了:
地址 | HEX |
0X2000 0010 | 78 56 43 12 |
CPU到底是大端还是小端,可以通过如下代码测试:
//CPU大小端
//0,小端模式;1,大端模式.
static u8 cpu_endian;
//获取CPU大小端模式,结果保存在cpu_endian里面
void find_cpu_endian(void)
{
int x=1;
if(*(char*)&x==1)cpu_endian=0; //小端模式
else cpu_endian=1; //大端模式
}
以上测试,在STM32上,你会得到cpu_endian=0,也就是小端模式.
3,最后说说,STM32内存的问题.
还是以附件工程为例,在前面第一个图,程序总共占用内存:20+2348字节,这么多内存,到底是怎么得来的呢?
我们可以双击Project侧边栏的:Targt1,会弹出test.map,在这个里面,我们就可以清楚的知道这些内存到底是怎么来的了.在这个test.map最后,Image 部分有:
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Image component sizes
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