STM32的堆与栈与编译信息查看

Posted 2020-08-12 石中玉smulngy

STM32的堆与栈与编译信息查看

因为一个项目中使用malloc函数动态分配内存400多个字节，返回为0，分配失败。查找失败原因，为堆空间不足分配导致。查看堆和栈分别设置了2K，按正常情况看应能满足分配空间，原因可能因为栈分配空间不够，导致到堆的内存空间致使，堆的内存空间过小。下面就说一下STM32的RAM区的分配，堆和栈的信息和编译信息查看。

以下引用网上资料 理解堆和栈的区别和KEIL打印信息的理解

（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（FLASH）：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。

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。

在keil的Build时会有打印（在IAR里没有看到有打印信息）

Program Size:Code=XX  RO-data=XX   RW-data=XX   ZI-data=XX

其中：

Code: 存储到flash[Rom]中的程序代码。

RO－data：（Read Only）只读常量的大小，如const型。

RW-data:(Read Write) 初始化了可读写变量的大小。即已初始化为非零的全局变量。

ZI－data:(Zero Initialize) 没有初始化或初始化为0的可读写的变量的大小（不会被算做代码里，因为不会被初始化）。

ROM(Flash) size = Code+RO-data+RW-data;

RAM size = RW-data+ZI-data

如果一个变量被初始化为0，则该变量的处理方法与未初始化变量一样放在ZI区法域。即ARM C程序中，所有的示初始化变量都会被自动初始化为0。

总结：

1、C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据

2、C中的未被始化或初始化为0的变量编译后是ZI类型数据。

3、C中已被初始化成非0的值的变量编译后是RW类型数据

4、以上变量指全局变量，局部变量是以上程序中在栈中分配。

ROM指：NAND Flash,Nor Flash

RAM指：PSRAM，SDRAM，DDRAM

Keil IDE的编译信息在工程文件夹的xx.map文件中，STM32的RAM分区从0x0200 0000开始，静态区、堆、栈。

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。然后是堆区（如没用到malloc，则没有该区），之后是栈区，栈在程序中存储局部变量。

; Amount of memory (in bytes) allocated for Stack

; Tailor this value to your application needs

; <h> Stack Configuration

;   <o> Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>

; </h>

Stack_Size      EQU     0x00000400

                AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

Stack_Mem       SPACE   Stack_Size

__initial_sp

; <h> Heap Configuration

;   <o>  Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>

; </h>

Heap_Size       EQU     0x00000200

                AREA    HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3

__heap_base

Heap_Mem        SPACE   Heap_Size

__heap_limit

这里定义了堆栈各自大小，堆：512bytes 栈1k；

所以栈区大小有限制，我们在局部变量中不要定义大数组否则容易溢出。

查看xx.map文件

  Removing Unused input sections from the image.就是将库中没有用到的函数从可执行映像中删除掉，减小程序的体积。第一行

    Removing startup_stm32f10x_md.o(HEAP), (512 bytes).

意思是因为没有使用malloc动态分配内存，所以没有分配堆。

==============================================================================

Image Symbol Table

    Local Symbols      符号表里的局部符号。

    Symbol Name             Value     Ov Type        Size  Object(Section)

最后一项

    STACK                  0x2000560  Section     1024  startup_stm32f10x_md.o(STACK)

    Global Symbols     符号表里的全局符号

    Symbol Name             Value     Ov Type        Size  Object(Section)

最后一项

    __initial_sp          0x2000960   Data           0  startup_stm32f10x_md.o(STACK）

STACK是栈底,__initial_sp 栈顶地址，此地址被存在Flash0x0800 0000中，占用四个字节。

所以栈大小 为 0x400 即1024个字节。

再加入malloc看一下：

HEAP                                      0x20000568   Section      512    startup_stm32f10x_md.o(HEAP)  
STACK                                    0x20000768   Section     1024   startup_stm32f10x_md.o(STACK)  
__heap_base                         0x20000568   Data           0       startup_stm32f10x_md.o(HEAP)  
__heap_limit                          0x20000768   Data           0       startup_stm32f10x_md.o(HEAP)  
__initial_sp                             0x20000b68   Data           0      startup_stm32f10x_md.o(STACK)

可见分配了堆，大小为512 bytes在栈的下面，这里也可以看出， 堆向上增长，栈向下增长

如果栈分配的空间不足，将会占用堆的空间，malloc时，可能因为堆空间不足，导致不能分配内存。

要想分配堆空间和栈空间的大小可以设置启动文件的和Heap_Size和Stack_Size的值，随着堆分配和栈分配空间加大，此时编译后看到ZI－data将相应变大，但这个并不是真正的变大，只是分配了较大的空间，可能并没有使用。

网上还有把栈顶直接分配到RAM的最高处，这样不管如何分配栈空间，基本不会导致内存溢出。

另外此文中的.map里的例子，也是直接引用网上的内容！

将我的与非博客搬到博客园！

-----------------------------