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STM32——栈、堆、全局区、常量区、代码区、RAM、ROM

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gaosmile 发布时间:2020-4-1 18:34
在一个STM32程序代码中,从内存高地址到内存低地址,依次分布着栈区、堆区、全局区(静态区)、常量区、代码区,其中全局区中高地址分布着.bss段,低地址分布着.data段。
( Y: {, l8 s# O; R1 s
0 x7 z4 K+ z5 l* Y$ {" ]4 l5 d  q
总的分布如下所示:
内存高地址
栈区
堆区
.bss段
.data段
常量区
内存低地址
代码区
7 l0 x0 C4 O5 o
一、栈区(stack)
  • 临时创建的局部变量存放在栈区。
  • 函数调用时,其入口参数存放在栈区。
  • 函数返回时,其返回值存放在栈区。
  • const定义的局部变量存放在栈区。
    * X% H% t% A+ @3 a

% I1 z7 e/ f' Z# D- Z
2、堆区(heap)
堆区用于存放程序运行中被动态分布的内存段,可增可减。
可以有malloc等函数实现动态分布内存。
有malloc函数分布的内存,必须用free进行内存释放,否则会造成内存泄漏。
  z# G7 p% @8 |
3、全局区(静态区)
全局区有.bss段和.data段组成,可读可写。

3 |+ s4 {0 e# Y
4、.bss段
未初始化的全局变量存放在.bss段。
初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。
.bss段不占用可执行文件空间,其内容有操作系统初始化。
( L0 _9 [5 {& Q& I, G
5、.data段
已经初始化的全局变量存放在.data段。
静态变量存放在.data段。
.data段占用可执行文件空间,其内容有程序初始化。
const定义的全局变量存放在.rodata段。

! F3 H6 m. u  F7 _
6、常量区
字符串存放在常量区。
常量区的内容不可以被修改。

8 j# }/ `8 C% Z
7、代码区
程序执行代码存放在代码区。
字符串常量也有可能存放在代码区。

& `% P- J# I6 P) j
通过上面的介绍,可能你对各个数据的存储位置还是很模糊,下面通过一个简单的程序,再来体会理解一下。

: a3 v- m" x+ D( X% W, E$ K
通过上面的介绍,可能你对各个数据的存储位置还是很模糊,下面通过一个简单的程序,再来体会理解一下【多余一段】

  1. + z1 Z% w: ^1 c8 ]2 e/ t8 G
  2. #include <stdio.h>$ x  M6 g( @! \9 O

  3. - s8 ^8 C  t3 D8 {  {" v8 E) p) n
  4. static unsigned int val1 = 1;        //val1存放在.data段) `2 w  c% }5 K. I2 D
  5. unsigned int val2 = 1;               //初始化的全局变量存放在.data段, o) F6 c- P  q; ]3 T
  6. unsigned int val3 ;                  //未初始化的全局变量存放在.bss段
    ' P7 [! W6 v" \
  7. const unsigned int val4 = 1;         //val4存放在.rodata(只读数据段)
    7 o0 E/ r" v; D0 x6 U
  8. + w4 x% Y; j" Q0 w- j' ~
  9. unsigned char Demo(unsigned int num) //num 存放在栈区6 b0 U4 V5 I' N& l  X  U+ G0 A
  10. {( I% ?2 L% c. V3 a
  11.   char *var = "123456";               //var存放在栈区,"123456"存放在常量区
    . |* u3 x, ^  \  P" N  Z6 v  ?
  12.   unsigned int num1 = 1 ;            //num1存放在栈区+ }/ b( e% x4 N2 {2 `1 Y
  13.   static unsigned int num2 = 0;      //num2存放在.data段. E) |( i) v% {, P7 [0 h8 J
  14.   const unsigned int num3 = 7;       //num3存放在栈区. B( h# N  w! q% m
  15.   void *p;9 R2 a% X2 |4 d% R% Q3 F
  16.   p = malloc(8);                     //p存放在堆区
    3 v" b% \! K7 P; G1 x
  17.   free(p);1 l3 @( S4 w$ `% e1 i
  18.   return 1;& @3 A# m  z1 ]3 G! N" |. M1 T  t$ c# m
  19. }: q% ?5 _" f& l3 z; X$ R

  20. ( m$ Z5 Z( s- l( S* ^
  21. void main()
    7 K! o1 I) P+ L4 A& q$ s( M1 z
  22. {
    : O! q( t' e) C+ @* Z! i) b+ [" I  u
  23.   unsigned int num = 0 ;
    # Q" d! B# X! |+ H. Y
  24.   num = Demo(num);                   //Demo()函数的返回值存放在栈区。- r) `9 S2 a$ y  J. {! ]
  25. }
复制代码

: d% A, \4 M0 m
上面我们已经对堆、栈、全局区、常量区、代码区进行了全面的分析,也举例进行了说明。下面我们在对这些区存放在哪种介质上进行讨论。
1 _, [; K/ s7 w
8、RAM和ROM、Flash Memory的物理特性
首先,我们需要明白RAM和ROM、Flash Memory的物理特性。
2 U9 A: i4 z7 S% B. k! \8 R9 e* l
9、RAM
RAM又称随机存取存储器,存储的内容可通过指令随机读写访问。RAM中的存储的数据在掉电是会丢失,因而只能在开机运行时存储数据。其中RAM又可以分为两种,一种是Dynamic RAM(DRAM动态随机存储器),另一种是Static RAM(SRAM,静态随机存储器)。

2 J' M6 s2 }8 ^) M+ d3 t4 J1 j+ t
10、ROM
ROM又称只读存储器,只能从里面读出数据而不能任意写入数据。ROM与RAM相比,具有读写速度慢的缺点。但由于其具有掉电后数据可保持不变的优点,因此常用也存放一次性写入的程序和数据,比如主版的BIOS程序的芯片就是ROM存储器。

! n% Z/ h+ F  l4 e; {/ b* r3 V
11、Flash Memory
由于ROM具有不易更改的特性,后面就发展了Flash Memory。Flash Memory不仅具有ROM掉电不丢失数据的特点,又可以在需要的时候对数据进行更改,不过价格比ROM要高。
9 y$ |5 d: N* a9 R! s- T  U7 e% f& T
12、不同数据的存放位置
由前面的分析我们知道,代码区和常量区的内容是不允许被修改的,ROM(STM32就是Flash Memory)也是不允许被修改的,所以代码区和常量区的内容编译后存储在ROM中。

% C2 P: |* b! H$ K" W3 L& }
而栈、堆、全局区(.bss段、.data段)都是存放在RAM中。
1 w, c8 G8 Q3 H" Z) |2 [
至此,关于不同数据存放哪个区域已经全部介绍完了。下面还将介绍一下Keil 的Build Output窗口。
0 d, ^) g1 t/ I5 Z0 _
13、Keil 的Build Output窗口
微信图片_20200401183332.png
如上图,存在Code、RO-data、RW-data、ZI-data四个代码段大小。
" J8 @2 Q, Z' B9 s
其中Code就是代码占用大小,RO-data是只读常量、RW-data是已初始化的可读可写变量,ZI-data是未初始化的可读可写变量。

9 q' ^& H& @7 m2 J" G# _
有些时候,我们需要知道RAM和ROM的使用情况如何,那么我们就可以使用下面的公式计算。

9 i1 t. M" y; f3 z; J: A
RAM  = RW-data + ZI-data
ROM = Code + RO-data + RW-data
+ Z# r: ]. g& a6 t0 p! ~, c( |7 L
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