STM32 記憶體分配解析及變數的儲存位置

原文

記憶體對映

在一些桌面程式中，整個記憶體對映是通過虛擬記憶體來進行管理的，使用一種稱為記憶體管理單元(mmu)的硬體結構來將程式的記憶體對映到物理ram。在對於 ram 緊缺的嵌入式系統中，是缺少 mmu 記憶體管理單元的。因此在一些嵌入式系統中，比如常用的 stm32 來講，記憶體對映被劃分為快閃儲存器段（也被稱為flash,用於儲存**和唯讀資料)和ram段，用於儲存讀寫資料。

從圖中我們可以看到 ram 位址是從 0x2000 0000 開始的，flash位址是從 0x0800 0000 開始的，筆者將在下文中著重對這兩部分進行剖析。

flash

**和資料是存放在 flash 中的，下面是將 flash 內部進行細分之後的一張圖，圖中標明了**段，資料段以及常量在 flash 中的位置。

如上圖所示，flash 又可以細分為這麼幾個部分，分別是文字段 (text),其中文字段中又包含可執行** (executable code)和常量 (literal value)，在文字段之後就是唯讀資料區域 (read only data)，當然並不是所有架構的微控制器都滿足這樣乙個排布規律，這裡只針對arm cortex m3 系列，唯讀資料段後面接著的就是資料複製段 (copy of data section)，第一次遇到這個概念的朋友看到資料複製可能會有所疑惑，其實這個段充當的作用是存放程式中初始化為非 0 值的全域性變數的初始值，之所以要將初始值存放到這裡，是因為全域性變數是存放在 ram 上的，ram 上的值掉電便丟失，每次上電後這些變數是要進行重新賦值的，而重新賦的值就存放在這裡。那為什麼不存放初始化為 0 的全域性變數初始值呢，原因也很簡單，既然是初始化為 0,那麼在上電後統一對存放初始化為 0 的全域性變數的那塊區域清0就好了。下面舉乙個例子分析各個變數在上述中的儲存位置：

#include const
int read_only_variable = 2000
;int data = 500
;void my_function(void
)

在上述**中，read_only_variable 是乙個用 const 修飾的全域性變數，它是唯讀的，存放在 flash 中的唯讀資料區域，編譯器會給 read_only_variable 分配乙個位址，並將 2000 這個資料存放到這個位置。data 這個變數將存放到 ram 中的rw區域中 (後面將會進行詳細講解)，但是 data 後面的初始值 500 將會被存放到資料複製區域中，也就是上圖中從下往上的第三個區域。在 my_function 中的變數 x 將會被存放到 ram 中的堆疊中，將 x 賦值為 200 ,200 將被儲存到 flash 裡的 text 中的常量區 (literal valu) 中。str 是乙個 char 型的指標變數，它指向的是字串第乙個字元存放的位置，然而對於字串 string 來講，它是存放在text常量區的，所以指標變數指向這個區域的乙個位址，但是因為它終歸中區域性變數，它指向 flash 的乙個位址，但是其本身還是存放於 ram 中的堆疊上的。

如上圖所示，ram 中包含了如下幾個部分：

棧 (stack) : 存放區域性變數和函式呼叫時的返回位址

堆 (heap) : 由 malloc 申請，由 free 釋放

bss : 存放未初始化或者是初始化為 0 的全域性變數

data : 存放初始化為非 0 值的全域性變數

下面舉乙個簡單的例子來說明變數在各個段中的儲存位置：

#include #include 
int data_var = 500
;int
bss_var0;
int bss_var1 = 0
;static
intstatic_var;
void my_function(void
)

上述變數的命名已經很清楚地表明了變數處於 ram 中的哪乙個段，data_var 是已經初始化的全域性變數，存放在 ram 的 data 區，bss_var0 和 bss_var1是未初始化和初始化為0的全域性變數，他們都存放於 ram 中的 bss段，由 static 修飾的static_var 和 static_var1 都存放於 bss段，區別只在於兩個變數的作用域不同。stack 是在函式內部定義的區域性變數，其存放於 ram 的棧區域，用 const 修飾的區域性變數 value ,雖然他是唯讀的，但是它是儲存於 ram 中的棧中的，這裡也說明一點，並不是所有用 const 修飾的變數都是存放於唯讀變數區的。buffer指標變數用 malloc 函式申請了 10 位元組的記憶體空間，那這10位元組的記憶體空間位於堆中。

堆疊溢位

如果在程式執行的過程中，堆的空間也一直在消耗，同時棧的空間也在增加，那麼這時堆和棧如果碰到一起，那麼就會造成堆疊溢位，從而導致我們的程式跑飛。

stm32中的map檔案分析

在用 keil 編譯 stm32 工程之後，我們會得到乙個 map 檔案，map 檔案的最底部有這麼乙個資訊：

上圖中的各個段是和上文所述是能夠進行對應起來的，正如下面這張表所示：

code

ro data

rw data

zi data

executable code

read only data

data

bss總結

對於 ram 和 flash 空間都有限的 mcu 來講，了解各個變數在記憶體中的儲存位置是很有必要的，他能夠很好地幫助我們去解決很多問題。

STM32 記憶體分配解析及變數的儲存位置

STM32記憶體使用及分配

stm32記憶體分配

STM32的記憶體分配

STM32 記憶體分配解析及變數的儲存位置

STM32記憶體使用及分配

stm32記憶體分配

STM32的記憶體分配

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