淺談C語(yǔ)言內(nèi)存分區(qū)和STM32存儲(chǔ)器分配

一、C語(yǔ)言內(nèi)存分區(qū)

C語(yǔ)言內(nèi)存分區(qū)示意圖如下：

1. 棧區(qū)

棧區(qū)介紹

棧區(qū)由編譯器自動(dòng)分配釋放，由操作系統(tǒng)自動(dòng)管理，無(wú)須手動(dòng)管理。

棧區(qū)上的內(nèi)容只在函數(shù)范圍內(nèi)存在，當(dāng)函數(shù)運(yùn)行結(jié)束，這些內(nèi)容也會(huì)自動(dòng)被銷毀。

棧區(qū)按內(nèi)存地址由高到低方向生長(zhǎng)，其最大大小由編譯時(shí)確定，速度快，但自由性差，最大空間不大。

棧區(qū)是先進(jìn)后出原則，即先進(jìn)去的被堵在屋里的最里面，后進(jìn)去的在門口，釋放的時(shí)候門口的先出去。

存放內(nèi)容

臨時(shí)創(chuàng)建的局部變量和const定義的局部變量存放在棧區(qū)。

函數(shù)調(diào)用和返回時(shí)，其入口參數(shù)和返回值存放在棧區(qū)。

2. 堆區(qū)

堆區(qū)介紹

堆區(qū)由程序員分配內(nèi)存和釋放。

堆區(qū)按內(nèi)存地址由低到高方向生長(zhǎng)，其大小由系統(tǒng)內(nèi)存/虛擬內(nèi)存上限決定，速度較慢，但自由性大，可用空間大。

調(diào)用函數(shù)

用malloc等函數(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分布內(nèi)存。

void *malloc(size_t);

參數(shù)size_t是分配的字節(jié)大小。
返回值是一個(gè)void*型的指針，該指針指向分配空間的首地址。
（void *型指針可以任意轉(zhuǎn)換為其他類型的指針）

用free函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存釋放，否則會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

void free(void * /*ptr*/);

參數(shù)是開辟的內(nèi)存的首地址。

3. 全局(靜態(tài))區(qū)

全局(靜態(tài))區(qū)介紹

通常是用于那些在編譯期間就能確定存儲(chǔ)大小的變量的存儲(chǔ)區(qū)，但它用于的是在整個(gè)程序運(yùn)行期間都可見的全局變量和靜態(tài)變量。

全局區(qū)有.bss段和.data段組成，可讀可寫。

.bss段

未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量存放在.bss段。

初始化為0的全局變量和初始化為0的靜態(tài)變量存放在.bss段。

.bss段不占用可執(zhí)行文件空間，其內(nèi)容由操作系統(tǒng)初始化。

.data段

已初始化的全局變量存放在.data段。

已初始化的靜態(tài)變量存放在.data段。

.data段占用可執(zhí)行文件空間，其內(nèi)容有程序初始化。

4. 常量區(qū)

字符串、數(shù)字等常量存放在常量區(qū)。

const修飾的全局變量存放在常量區(qū)。

程序運(yùn)行期間，常量區(qū)的內(nèi)容不可以被修改。

5. 代碼區(qū)

程序執(zhí)行代碼存放在代碼區(qū)，其值不能修改（若修改則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤）。

字符串常量和define定義的常量也有可能存放在代碼區(qū)。

二、STM32存儲(chǔ)器分配

1. 隨機(jī)存儲(chǔ)器—RAM

RAM是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，也叫主存（內(nèi)存）。

它可以隨時(shí)讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介。

當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)RAM不能保留數(shù)據(jù)（掉電數(shù)據(jù)消失哦）如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入一個(gè)長(zhǎng)期的存儲(chǔ)設(shè)備中（例如硬盤）。

2. 只讀存儲(chǔ)器—ROM

ROM所存數(shù)據(jù)，一般是裝入整機(jī)前事先寫好的，整機(jī)工作過(guò)程中只能讀出，而不像隨機(jī)存儲(chǔ)器那樣能快速地、方便地加以改寫。

ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。

本文使用是STM32F103芯片，keil V5環(huán)境下默認(rèn)的內(nèi)存配置見下圖：

ROM區(qū)域是0x8000000開始，大小是0x10000，這片區(qū)域是只讀區(qū)域，不可修改，存放代碼區(qū)和常量區(qū)。

RAM區(qū)域是0x20000000開始，大小是0x5000，這片區(qū)域是可讀寫區(qū)域，存放的是全局(靜態(tài))區(qū)、堆區(qū)和棧區(qū)。

該芯片的內(nèi)部分區(qū)如下圖所示：

三、基于STM32代碼驗(yàn)證

1. 詳細(xì)代碼如下

#include "main.h"
#include  //用于字符串處理
#include //用于printf打印
#include  //用于分配堆區(qū)---調(diào)用malloc和free

#include "delay.h"
#include "uart3.h"
#include "led.h"

//全局區(qū)
int q1;//未初始化全局變量
static int q2;//未初始化靜態(tài)變量
const  int   q3;//未初始化只讀變量

int   m1=1;//已初始化全局變量
static  int   m2=2;//已初始化靜態(tài)變量

//常量區(qū)
const   int   m3=3;//已初始化只讀變量

int main(void)
{
SystemCoreClockUpdate(); //設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘為72M
LED_GPIO_Config();
Uart3_init();

while(1)
{
//棧區(qū)
int  mq1;//未初始化局部變量
int  *mq2;//未初始化局部指針變量

int   mq3=3;//已初始化局部變量
char qq[10] = "hello"; //已初始化局部數(shù)組

const  int   mq4;//未初始化局部只讀變量
const   int   mq5=3;//已初始化局部只讀變量

//堆區(qū)
int *p1 = malloc(4);    //已初始化局部指針變量p1
int *p2 = malloc(4);    //已初始化局部指針變量p2

//全局區(qū)
static int mp1;//未初始化局部靜態(tài)變量
static  int   mp2=2;//已初始化局部靜態(tài)變量

//常量區(qū)
char *vv = "I LOVE YOU";//已初始化局部指針變量
char *mq = "5201314";

printf("
棧區(qū)-變量地址
");
printf("未初始化局部變量 :0x%p
",&mq1);
printf("未初始化局部指針變量:0x%p
",&mq2);
printf("已初始化局部變量:0x%p
",&mq3);
printf("已初始化局部數(shù)組:0x%p
", qq );

printf("未初始化局部只讀變量 :0x%p
",&mq4);
printf("已初始化局部只讀變量:0x%p
",&mq5);

printf("
堆區(qū)-動(dòng)態(tài)申請(qǐng)地址
");
printf("已初始化局部int型指針變量p1   :0x%p
", p1);
printf("已初始化局部int型指針變量p2   :0x%p
", p2);

printf("
全局區(qū)-變量地址
");
printf("未初始化全局變量 :0x%p
",&q1);
printf("未初始化靜態(tài)變量:0x%p
",&q2);
printf("未初始化只讀變量:0x%p
",&q3);

printf("已初始化全局變量 :0x%p
",&m1);
printf("已初始化靜態(tài)變量:0x%p
",&m2);

printf("未初始化局部靜態(tài)變量 :0x%p
",&mp1);
printf("已初始化局部靜態(tài)變量 :0x%p
",&mp2);

printf("
常量區(qū)地址
");
printf("已初始化只讀變量  :0x%p
",&m3);
printf("已初始化局部指針變量  :0x%p
",vv );
printf("已初始化局部指針變量  :0x%p
",mq );

printf("
代碼區(qū)地址
");
printf("程序代碼區(qū)main函數(shù)入口地址:0x%p
", main);

led485_flicker();
delay_ms(1000);

free(p1);
free(p2);        
}
}