C語言在STM32中的內存分配

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

先說結論：

num_byte、num_word、num_byte_static和point_heap存儲在內部RAM中。

num_byte_stack存貯在棧中。

point_heap申請到的內存在堆中。

num_word_const在內部flash中。

如果是有同學對這個了然於胸，可以出門左轉了，如果有些同學有興趣，可以進一步往下看。

02、大小端

因為后面的內容涉及到大小端問題，這里先說下大小端問題。

大端(Big-endian)：數據的高位字節存放在地址的低端低位字節存放在地址高端；

小端(Little-endian)：數據的高位字節存放在地址的高端低位字節存放在地址低端；

例如：

數據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，大小端是以字節為單位進行數據儲存的方式。大端通俗的理解就是賦值數從左自右；小端則是從右自左。

我們常用的X86結構是小端模式，而KEILC51則為大端模式。很多的ARM，DSP都為小端模式，本文使用的平台STM32F207就是小段模式。

03、逐步分析

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

先說關於堆棧的問題，下面代碼可以打印出IAR平台下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。

 

  關於堆棧大小問題，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存的變量。

通過打印看出，num_byte、num_word、num_byte_static和point_heap並不在堆棧中，它們存儲在內部RAM中。

使用Disassembly窗口查看如下

 

 這也驗證了static關鍵字，在修飾函數內的局部變量時，這個變量將和全局變量一樣存儲在內部ram中。

同時也說明了，STM32內部分配內存時候，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。

 

對於棧的內存分配，局部變量，也就是num_byte_stack是存儲在棧的范圍內。

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窗口查看到對應的地址數值是0x11。

 關於棧，再說一句，棧不僅僅保存了局部變量，它會在函數切換，中斷發生時保存現場，保存ARM內核的寄存器，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申請的內存都在堆中。point_heap指針指向的內存地址就在堆的范圍內。

point_heap is 0x20000728

代碼中*point_heap= 0x3421;在Disassembly窗口查看到對應的地址數值是0x3421。

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

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

  

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