如何分析C語言在STM32中的內(nèi)存分配問題

今天就跟大家聊聊有關(guān)如何分析C語言在STM32中的內(nèi)存分配問題，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

01、前言

不說廢話，先上示例代碼

uint8_t num_byte[4];
uint32_t num_word;
const uint32_t num_word_const = 0x1234;
uint32_t *point_heap;
int main(void)
{
  uint8_t num_byte_stack;
  static uint8_t num_byte_static;
  
  point_heap = (uint32_t *)malloc(4);
  *point_heap = 0x3421;
  free(point_heap);
  
  num_byte_stack = 0x11;
  
#pragma section = "CSTACK"
  char *pbeginstk = __section_begin("CSTACK");
#pragma section = "HEAP"
  char *pbeginheap = __section_begin("HEAP");    
  
  printf("CSTACK addr is 0x%x\r\n",pbeginstk);
  printf("HEAP addr is 0x%x\r\n",pbeginheap);
  
  printf("num_byte addr is 0x%x\r\n",&num_byte);
  printf("num_word addr is 0x%x\r\n",&num_word);
  printf("num_word_const addr is 0x%x\r\n",&num_word_const);
  printf("point_heap addr is 0x%x\r\n",&point_heap);
  printf("point_heap is 0x%x\r\n",point_heap);
  printf("num_byte_stack addr is 0x%x\r\n",&num_byte_stack);
  printf("num_byte_static addr is 0x%x\r\n",&num_byte_static);
}

打印如下

STACK addr is 0x20000320

HEAP addr is 0x20000720

num_byte addr is 0x20000308

num_word addr is 0x2000030c

num_word_const addr is 0x8002a44

point_heap addr is 0x20000310

point_heap is 0x20000728

num_byte_stack addr is 0x200006f8

num_byte_static addr is 0x20000318

先說結(jié)論：

num_byte、num_word、num_byte_static和point_heap存儲在內(nèi)部RAM中。

num_byte_stack存貯在棧中。

point_heap申請到的內(nèi)存在堆中。

num_word_const在內(nèi)部flash中。

如果是有同學(xué)對這個了然于胸，可以出門左轉(zhuǎn)了，如果有些同學(xué)有興趣，可以進一步往下看。

02、大小端

因為后面的內(nèi)容涉及到大小端問題，這里先說下大小端問題。

大端(Big-endian)：數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存放在地址的低端低位字節(jié)存放在地址高端；

小端(Little-endian)：數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存放在地址的高端低位字節(jié)存放在地址低端；

例如：

數(shù)據(jù)0x12345678存儲格式

大端格式

低地址<----0x12|0x34|0x56|0x78---->高地址

小端格式

低地址<----0x78|0x56|0x34|0x12---->高地址

其中的地址，一般由編譯器分配，也可在程序中自行指定。從上表中，可以清晰的看到，大小端是以字節(jié)為單位進行數(shù)據(jù)儲存的方式。大端通俗的理解就是賦值數(shù)從左自右；小端則是從右自左。

我們常用的X86結(jié)構(gòu)是小端模式，而KEILC51則為大端模式。很多的ARM，DSP都為小端模式，本文使用的平臺STM32F207就是小段模式。

03、逐步分析

如果有同學(xué)對這部分不是很熟悉，建議先看一下我之前的推文《C語言的內(nèi)存分配》，先把C語言的堆棧，內(nèi)存等概念先熟悉下。

先說關(guān)于堆棧的問題，下面代碼可以打印出IAR平臺下STM32的堆棧起始位置。

#pragma section = "CSTACK"
  char *pbeginstk = __section_begin("CSTACK");
#pragma section = "HEAP"
  char *pbeginheap = __section_begin("HEAP");

打印的結(jié)果如下

STACK addr is 0x20000320

HEAP addr is 0x20000720

這個地址是否正確，我們可以在IARdebug時，使用Disassembly窗口查看。

關(guān)于堆棧大小問題，如下

可以查到棧的終止位置是0x20000720，堆的終止位置是0x20000920。注意：這里計算牽扯到大小端的問題。

通過計算：

棧的大小=0x20000720-0x20000320=0x400。

堆的大小=0x20000920-0x20000720=0x200。

這和我們在IAR中的堆棧配置是一樣的。

接下來就先說一下分配在內(nèi)存的變量。

通過打印看出，num_byte、num_word、num_byte_static和point_heap并不在堆棧中，它們存儲在內(nèi)部RAM中。

使用Disassembly窗口查看如下

這也驗證了static關(guān)鍵字，在修飾函數(shù)內(nèi)的局部變量時，這個變量將和全局變量一樣存儲在內(nèi)部ram中。

同時也說明了，STM32內(nèi)部分配內(nèi)存時候，是先分配全局變量（和static修飾的局部變量），再分配棧，最后再分配堆的。

對于棧的內(nèi)存分配，局部變量，也就是num_byte_stack是存儲在棧的范圍內(nèi)。

num_byte_stack addr is 0x200006f8

它的地址空間在棧中。因為在代碼中num_byte_stack =0x11;使用Disassembly窗口查看到對應(yīng)的地址數(shù)值是0x11。

關(guān)于棧，再說一句，棧不僅僅保存了局部變量，它會在函數(shù)切換，中斷發(fā)生時保存現(xiàn)場，保存ARM內(nèi)核的寄存器，這些不是這篇文章的討論重點，這里先挖個坑，等以后有空再寫篇文章專門說說這個部分。

堆的問題，簡單來說：malloc申請的內(nèi)存都在堆中。point_heap指針指向的內(nèi)存地址就在堆的范圍內(nèi)。

point_heap is 0x20000728

代碼中*point_heap= 0x3421;在Disassembly窗口查看到對應(yīng)的地址數(shù)值是0x3421。

最后一個num_word_const，const修飾的變量是存儲在內(nèi)部flash中的，它的地址在內(nèi)部flash范圍內(nèi)。

在代碼中也有對應(yīng)的賦值操作，constuint32_t num_word_const = 0x1234;在Disassembly窗口查看到對應(yīng)的地址數(shù)值是0x1234。

看完上述內(nèi)容，你們對如何分析C語言在STM32中的內(nèi)存分配問題有進一步的了解嗎？如果還想了解更多知識或者相關(guān)內(nèi)容，請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。