STM32关于堆栈，局部变量全局变量内存分配的问题

STM32关于堆栈，局部变量全局变量内存分配的问题

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• 开发环境：IAR for ARM 8.30.1
• MCU：STM32F103RCT6

以一个简单的bootloader程序为例，先来看看map文件中的内存分配：

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*** PLACEMENT SUMMARY
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"A0":  place at 0x800'0000 { ro section .intvec };		//ROM的起始位置，从这里开始烧录程序
"P1":  place in [from 0x800'0000 to 0x800'4000] { ro };	//整个Bootloader代码的存储空间
define block CSTACK with size = 1K, alignment = 8 { };	//编译器中定义的栈大小，1K字节
define block HEAP with size = 0M, alignment = 8 { };	//没有用到malloc之类的函数，设置为0
"P2":  place in [from 0x2000'0000 to 0x2000'bfff] {		//RAM的地址空间，分三个部分
          rw, block CSTACK, block HEAP };
initialize by copy { rw };

RAM空间地址的三个部分划分：
.data:初始化的全局和静态变量;
.bss：未初始化的全局和静态变量，编译器自动初始化为0;
CSTACK:存放局部变量，局部变量超过栈大小将会发生堆栈溢出，程序崩溃；

"P2", part 1 of 3:                           0x89
  P2-1                        0x2000'0000    0x89  <Init block>
    .data            inited   0x2000'0000     0x4  stm32f1xx_hal.o [1]
    .data            inited   0x2000'0004     0x4  system_stm32f1xx.o [1]
    .data            inited   0x2000'0008    0x38  xlocale_c.o [2]
    .data            inited   0x2000'0040    0x48  xlocale_c.o [2]
    .data            inited   0x2000'0088     0x1  stm32f1xx_hal.o [1]
                            - 0x2000'0089    0x89

"P2", part 2 of 3:                         0x10dc
  .bss               zero     0x2000'008c  0x1000  boot.o [1]
  .bss               zero     0x2000'108c    0x58  spi.o [1]
  .bss               zero     0x2000'10e4    0x40  usart.o [1]
  .bss               zero     0x2000'1128    0x20  stm32f1xx_hal_flash.o [1]
  .bss               zero     0x2000'1148    0x10  spi_flash.o [1]
  .bss               zero     0x2000'1158     0x4  spi_flash.o [1]
  .bss               zero     0x2000'115c     0x4  spi_flash.o [1]
  .bss               zero     0x2000'1160     0x4  stm32f1xx_hal.o [1]
  .bss               zero     0x2000'1164     0x4  xfail_s.o [2]
                            - 0x2000'1168  0x10dc

"P2", part 3 of 3:                          0x400
  CSTACK                      0x2000'1168   0x400  <Block>
    CSTACK           uninit   0x2000'1168   0x400  <Block tail>
                            - 0x2000'1568   0x400

这里查看系统剩余的ROM和RAM空间：

Unused ranges:

         From           To    Size
         ----           --    ----
   0x800'3cbd   0x800'4000   0x344
  0x2000'0089  0x2000'008b     0x3
  0x2000'1568  0x2000'bfff  0xaa98

1.堆栈

• 在IAR中的设置：
  CSTACK大小决定了你函数中局部变量的总大小，由系统自动分配和释放，如果定义的局部变量大小超过了栈大小，虽然编译能通过，但是程序无法运行；同样，将CSTACK设置为0，编译器也能编译通过，但程序无法运行
  

2.全局变量初始化问题

这里的全局变量还包括static声明的静态变量，初始化与未初始化存放的位置不同，初始化为不同的值在占用ROM大小也是不同的

从下面的示例可以看出，全局变量不初始化和初始化为0占用内存一样的，而且他们都是分配在全局未初始化区，系统初始化的时候统一赋值为0；

而初始化为1或者其他值，就会额外占用ROM的空间来存放你要初始化的常数，而且还可以看到初始化为不同的值，占用的ROM和RAM还不一样，下面就有RAM占用反而变小了的情况，这是因为这个变量存放的位置变成了全局初始化区，会受到编译器优化和数据对齐的影响；

• 未初始化

u32 update_file_mark;
void Boot_Initializes(void)
{
  u16 i,j;
//以下代码省略

占用内存情况：
  14 684 bytes of readonly  code memory
     869 bytes of readonly  data memory
   5 481 bytes of readwrite data memory

• 初始化为0

u32 update_file_mark = 0;

占用内存情况：
  14 684 bytes of readonly  code memory
     869 bytes of readonly  data memory
   5 481 bytes of readwrite data memory

• 初始化为1

u32 update_file_mark = 1;

占用内存情况：
  14 684 bytes of readonly  code memory
     873 bytes of readonly  data memory
   5 477 bytes of readwrite data memory

• 初始化为0xFFFFFFFF

u32 update_file_mark = 0xFFFFFFFF;

占用内存情况：
  14 684 bytes of readonly  code memory
     872 bytes of readonly  data memory
   5 477 bytes of readwrite data memory

3.局部变量初始化的问题

还是那个变量，这次放到函数内部让它成为局部变量

可以看到，局部变量初始化与否不会影响到RAM的分配变化，这个从RAM的空间划分的三个部分也可以看出
仅仅影响ROM而且是readonly code memory的变化，其中：
不初始化最节省ROM，初始化为0其次，初始化为其他值可能占用更多的ROM

• 未初始化

void Boot_Initializes(void)
{
  u16 i,j;
  u32 update_file_mark;

占用内存情况：
  14 676 bytes of readonly  code memory
     869 bytes of readonly  data memory
   5 477 bytes of readwrite data memory

• 初始化为0

void Boot_Initializes(void)
{
  u16 i,j;
  u32 update_file_mark  = 0;

占用内存情况：
  14 680 bytes of readonly  code memory
     869 bytes of readonly  data memory
   5 477 bytes of readwrite data memory

• 初始化为1

void Boot_Initializes(void)
{
  u16 i,j;
  u32 update_file_mark  = 1;

占用内存情况：
  14 680 bytes of readonly  code memory
     869 bytes of readonly  data memory
   5 477 bytes of readwrite data memory

• 初始化为0xFFFFFFFF

void Boot_Initializes(void)
{
  u16 i,j;
  u32 update_file_mark  = 0xFFFFFFFF;

占用内存情况：
  14 684 bytes of readonly  code memory
     869 bytes of readonly  data memory
   5 477 bytes of readwrite data memory