基于STM32分析栈、堆、全局区、常量区、代码区、RAM、ROM

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总体介绍

在一个STM32程序代码中，从内存高地址到内存低地址，依次分布着栈区、堆区、全局区（静态区）、常量去、代码区，其中全局区中高地址分布着.bss段，低地址分布着.data段。总的分布如下图所示

1.png

下面分别对每一个区做详细的介绍。

栈区（stack）

  • 临时创建的局部变量存放在栈区。

  • 函数调用时，其入口参数存放在栈区。

  • 函数返回时，其返回值存放在栈区。

  • const定义的局部变量存放在栈区。

堆区（heap）

  • 堆区用于存放程序运行中被动态分布的内存段，可增可减。

  • 可以有malloc等函数实现动态分布内存。

  • 有malloc函数分布的内存，必须用free进行内存释放，否则会造成内存泄漏。

全局区（静态区）

全局区有.bss段和.data段组成，可读可写。

.bss段

  • 未初始化的全局变量存放在.bss段。

  • 初始化为0的全局变量和初始化为0的静态变量存放在.bss段。

  • .bss段不占用可执行文件空间，其内容有操作系统初始化。

.data段

  • 已经初始化的全局变量存放在.data段。

  • 静态变量存放在.data段。

  • .data段占用可执行文件空间，其内容有程序初始化。

  • const定义的全局变量存放在.rodata段。

常量区

  • 字符串存放在常量区。

  • 常量区的内容不可以被修改。

代码区

  • 程序执行代码存放在代码区。

  • 字符串常量也有可能存放在代码区。

通过上面的介绍，可能你对各个数据的存储位置还是很模糊，下面通过一个简单的程序，再来体会理解一下。

#include <stdio.h>

static unsigned int val1 = 1; //val1存放在.data段 

unsigned int val2 = 1; //初始化的全局变量存放在.data段 

unsigned int val3 ; //未初始化的全局变量存放在.bss段 

const unsigned int val4 = 1;  //val4存放在.rodata（只读数据段）  

unsigned char Demo(unsigned int num) // num 存放在栈区
{   	
    char var = "123456";    // var存放在栈区，"123456"存放在常量区   	
    
    unsigned int num1 = 1 ; // num1存放在栈区   	
    
    static unsigned int num2 = 0; // num2存放在.data段     
    
    const unsigned int num3 = 7;  //num3存放在栈区    	
    
    void *p;   	
    
    p = malloc(8); //p存放在堆区   	
    
    free(p);     
    
    return 1;

} 

void main()
{   	
    unsigned int num = 0 ;   	
    num = Demo(num); //Demo()函数的返回值存放在栈区。
}

上面我们已经对堆、栈、全局区、常量区、代码区进行了全面的分析，也举例进行了说明。下面我们在对这些区存放在哪种介质上进行讨论。

RAM和ROM、Flash Memory的物理特性

首先，我们需要明白RAM和ROM、Flash Memory的物理特性。

RAM

RAM又称随机存取存储器，存储的内容可通过指令随机读写访问。RAM中的存储的数据在掉电是是会丢失，因而只能在开机运行时存储数据。其中RAM又可以分为两种，一种是Dynamic RAM(DRAM动态随机存储器),另一种是Static RAM(SRAM,静态随机存储器)。

ROM

ROM又称只读存储器，只能从里面读出数据而不能任意写入数据。ROM与RAM相比,具有价格高,容量小的缺点。但由于其具有掉电后数据可保持不变的优点，因此常用也存放一次性写入的程序和数据，比如主版的BIOS程序的芯片就是ROM存储器。

Flash Memory

由于ROM具有不易更改的特性，后面就发展了Flash Memory。Flash Memory不仅具有ROM掉电不丢失数据的特点，又可以在需要的时候对数据进行更改，不过价格比ROM要高。

不同数据的存放位置

由前面的分析我们知道，代码区和常量区的内容是不允许被修改的，ROM（STM32就是Flash Memory）也是不允许被修改的，所以代码区和常量区的内容编译后存储在ROM中。

而栈、堆、全局区（.bss段、.data段）都是存放在RAM中。

至此，关于不同数据存放哪个区域已经全部介绍完了。下面还将介绍一下Keil 的Build Output窗口。

Keil 的Build Output窗口

2.png

如上图，存在Code、RO-data、RW-data、ZI-data四个代码段大小。

其中Code就是代码占用大小，RO-data是只读常量、RW-data是已初始化的可读可写变量，ZI-data是未初始化的可读可写变量。

有些时候，我们需要知道RAM和ROM的使用情况如何，那么我们就可以使用下面的公式计算。

RAM  = RW-data + ZI-data

ROM = Code + RO-data + RW-data 

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