Ubuntu、stm32下的C程序中堆、栈、全局、局部等变量的分配地址

目录

一.相关概念

1.栈区和堆区

2.全局变量和局部变量

3.stm32数据的存储位置

二.Ubuntu系统和STM32(Keil)编程

1.代码

2.ubuntu操作

2.1vim .c文件

​​2.2进行gcc编译生成.o文件

2.3运行可执行文件

3.STM32新建工程

 4.Keil

4.1重定向printf和scanf

4.2在 stm32f1xx_hal.c 中重写fget和fput函数

4.3在main.c中添加 

4.4 在target勾选Use MicroLIB,需要调用微型库

4.5编译运行

4.6运行结果

4.7查看STM32地址分配

参考文献:


一.相关概念

1.栈区和堆区

栈区:栈又称堆栈,是用户存放程序临时创建的局部变量。由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等,内存的分配是连续的,它的内存分配是连续分配的,即所分配的内存是在一块连续的内存区域内。当我们声明变量时,那么编译器会自动接着当前栈区的结尾来分配内存。

堆区:堆是用于存放进程运行中被动态分配的内存段,它的大小并不固定,可动态扩张或缩减;当进程调用malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上(堆被扩张);当利用free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆被缩减)。一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收。类似于链表,在内存中的分布不是连续的,它们是不同区域的内存块通过指针链接起来的。一旦某一节点从链中断开,我们要人为的把所断开的节点从内存中释放。

正常的程序在内存中通常分为程序段、数据段、堆栈三部分。
程序段里放着程序的机器码、只读数据,这个段通常是只读,对它的写操作是非法的。
数据段放的是程序中的静态数据。
堆栈是内存中的一个连续的块。一个叫堆栈指针的寄存器(SP)指向堆栈的栈顶。堆栈的底部是一个固定地址。堆栈有一个特点就是,后进先出。也就是说,后放入的数据第一个取出。它支持两个操作,PUSH和POP。PUSH是将数据放到栈的顶端,POP是将栈顶的数据取出。动态数据存放在堆栈中。

2.全局变量和局部变量

全局变量:在所有函数外部定义的变量称为全局变量,它的作用域默认是整个程序,也就是所有的源文件。

局部变量:定义在函数内部的变量称为局部变量,它的作用域仅限于函数内部, 离开该函数的内部就是无效的,再使用就会报错。

两者的区别:

3.stm32数据的存储位置

RAM(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)。栈、堆、全局区(.bss段、.data段)都是存放在RAM中。
ROM(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,具有读写速度慢的缺点。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。代码区和常量区的内容是不允许被修改的,所以存放于ROM中。

若想要了解更多的相关知识,可参考此篇博客:【IoT】STM32 内存分配详解_简一商业-优快云博客_stm32内存分配 


二.Ubuntu系统和STM32(Keil)编程

1.代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//定义全局变量
int init_global_a = 1;
int uninit_global_a;
static int inits_global_b = 2;
static int uninits_global_b;
void output(int a)
{
	printf("hello");
	printf("%d",a);
	printf("\n");
}
 
int main( )
{   
	//定义局部变量
	int a=2;//栈
	static int inits_local_c=2, uninits_local_c;
    int init_local_d = 1;//栈
    output(a);
    char *p;//栈
    char str[10] = "yaoyao";//栈
    //定义常量字符串
    char *var1 = "1234567890";
    char *var2 = "abcdefghij";
    //动态分配——堆区
    int *p1=malloc(4);
    int *p2=malloc(4);
    //释放
    free(p1);
    free(p2);
    printf("栈区-变量地址\n");
    printf("                a:%p\n", &a);
    printf("                init_local_d:%p\n", &init_local_d);
    printf("                p:%p\n", &p);
    printf("              str:%p\n", str);
    printf("\n堆区-动态申请地址\n");
    printf("                   %p\n", p1);
    printf("                   %p\n", p2);
    printf("\n全局区-全局变量和静态变量\n");
    printf("\n.bss段\n");
    printf("全局外部无初值 uninit_global_a:%p\n", &uninit_global_a);
    printf("静态外部无初值 uninits_global_b:%p\n", &uninits_global_b);
    printf("静态内部无初值 uninits_local_c:%p\n", &uninits_local_c);
    printf("\n.data段\n");
    printf("全局外部有初值 init_global_a:%p\n", &init_global_a);
    printf("静态外部有初值 inits_global_b:%p\n", &inits_global_b);
    printf("静态内部有初值 inits_local_c:%p\n", &inits_local_c);
    printf("\n文字常量区\n");
    printf("文字常量地址     :%p\n",var1);
    printf("文字常量地址     :%p\n",var2);
    printf("\n代码区\n");
    printf("程序区地址       :%p\n",&main);
    printf("函数地址         
### STM32在Keil中变量初始化方法 在嵌入式开发环境中,尤其是针对STM32微控制器使用Keil进行编程时,正确初始化变量是一个重要的环节。以下是关于如何在Keil中为STM32正确初始化变量的具体说明。 #### 变量分类及其存储位置 在C语言中,变量可以根据其生命周期和作用域分为全局变量、静态变量局部变量以及动态分配变量。这些变量在不同的存储区域被初始化: - **全局变量**:定义在函数外部,具有整个程序运行期间的有效期。它们通常位于数据段(Data Segment),如果未显式赋初值,则放置于BSS段[^1]。 - **局部变量**:定义在函数内部,默认情况下存放在区。当函数调用结束时,局部变量会被销毁[^4]。 - **静态变量**:无论是全局还是局部声明为`static`的关键字修饰符都会使该变量在整个程序执行过程中保持存在状态。对于未初始化的静态局部变量也会自动置零并放入BSS段;而对于已初始化的情况则置于数据段[^1]。 - **变量**:通过标准库函数如malloc() 或 calloc() 动态申请内存空间得到的对象属于此类别。这类对象直到程序员释放之前一直有效[^4]。 #### 初始化示例代码 下面展示了一个简单例子来演示不同类型变量是如何初始化的: ```c #include "stm32f10x.h" // 定义一个全局变量, 并赋予初始值. int globalVar = 10; void SystemInit(void); int main(){ static int staticLocalVar; // 静态局部变量 { int localVar; // 自动类型的局部变量 // 使用 malloc 函数创建指向整数型指针 pHeap 的新对象 (假设成功). int* pHeap = NULL; if ((pHeap = (int*)malloc(sizeof(int))) != NULL){ *pHeap = 20; } printf("Global Variable Value:%d\n",globalVar); printf("Static Local Variable Address:%p\n",&staticLocalVar); printf("Automatic Type Local Variable Address:%p\n",&localVar); printf("Pointer To Heap Memory Content:%d\n",(*pHeap)); free(pHeap); // 记得释放不再使用的资源! } while(1){} // 主循环等待中断或其他事件触发处理逻辑... } ``` 此代码片段展示了四种常见类型变量(`globalVar`, `staticLocalVar`, `localVar`, 和由`malloc()`产生的匿名实体) 的初始化方式,并打印出了各自的信息以便观察实际效果[^3]。 #### Ubuntu vs STM32 地址分布差异比较 由于目标平台架构的不同(Ubuntu通常是X86体系结构而STM32基于ARM Cortex-M核心),即使采用相同源码编译链接后的最终可执行映像里各分区布局也可能有所区别。具体表现在以下几个方面: - 数据段起始偏移可能发生变化; - 增长方向相反——Linux环境下一般是从低地址向高地址扩展,而在裸机环境下的某些实现可能会反向操作; - 大小限制更加严格,需谨慎规划以防止溢出等问题发生[^4]。 综上所述,在Keil IDE下完成对STM32项目的配置之后,按照上述规则合理安排各类别的变量即可满足大多数应用场景需求。
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