stm32|STM32堆和栈(Heap & Stack)的资料理解

本文是通过网上收集到的资料汇总而成,感谢各大牛人的铺路。
源起:在移植cjson的过程中,解析json包的时候发现动态内存分配不足而导致解析失败,为解决这一问题,而深入了解stm32的堆和栈。
stm32的存储器结构。
?Flash,SRAM寄存器和输入输出端口被组织在同一个4GB的线性地址空间内。可访问的存储器空间被分成8个主要块,每个块为512MB。FLASH存储下载的程序。SRAM是存储运行程序中的数据。
而SRAM一般分这几个部分:
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,局部变量太大有可能造成栈溢出。
堆区:亦称动态内存分配,是编译器调用动态内存分配的内存区域。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。
注意地方:
· 堆栈的大小在编译器编译之后是不知道的,只有运行的时候才知道,所以需要注意一点,就是别造成堆栈溢出了。。。不然就等着hardfault找你吧。
· 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,如果栈大小为2K,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。我们可以看到,程序总共占用内存:RW-data=https://www.it610.com/article/20,ZI-data=2348,20+2348字节=2368=0X940
那么程序刚开始运行的时候:MSP=0X20000000+0X940=0X2000 0940.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,而往上是静态存储区和堆区。
· 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。而堆的生长方向,都是向上的。堆和栈,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。
堆和栈的基本区别:
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。
STM32内存编程
在startup_stm32f10x_md.s文件中,它的前面几行就有以上定义,
;栈=1K
Stack_Size EQU 0x00000400
;堆=512B
Heap_Size EQU 0x00000200
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。
Heap_Size可为0,即不使用动态分配。Heap_Size的大小与malloc所分配的内存有关,当连续分配而又不释放,会导致满堆或内存泄露。
本文源起的诉求,即在object过多的情况下进行解析,程序需要N多次的动态内存分配,而Heap_Size太小,导致无法分配内存。通过修改Heap_Size的大小解决了诉求。
STM32的内存分配规律
从0X20000000开始依次为:静态存储区+堆区(可有可无)+栈区
所有的全局变量,包括静态变量之类的,全部存储在静态存储区。紧跟静态存储区之后的,是堆区(如没用到malloc,则没有该区),之后是栈区。
附录
STM32内存地址说明

stm32|STM32堆和栈(Heap & Stack)的资料理解
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在MDK编译过程中,内存的划分如下:
Code是存储程序代码的。
RO-data是存储const常量和指令。
?RW-data是存储初始化值不为0的全局变量。
?ZI-data是存储未初始化的全局变量或初始化值为0的全局变量。
Flash=Code + ROData + RW Data;
RAM=RW-data+ZI-data;
此内存划分暂未包括堆栈,堆栈会在程序运行时,占用RAM。
堆栈的内存占用就是MDK里,RAM分配给RW-data+ZI-data之后的地址开始分配的。

【stm32|STM32堆和栈(Heap & Stack)的资料理解】

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