Ubuntu、stm32下的C程序中堆、栈、全局、局部等变量的分配地址，进行对比分析

一、堆、栈、全局、局部等变量的概念

1.全局变量

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

2.局部变量

定义在函数内部的变量称为局部变量（Local Variable），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。

	全局变量	局部变量
定义位置	在方法外部，直接写在类中	在方法内部
作用范围	整个类中都可以使用	只能在方法中使用
默认值	如果没有赋值，则有默认值，规则同数组	没有默认值，要使用必须手动赋值
内存位置	位于堆内存	位于栈内存

3.堆、栈

• 栈区(stack)：指那些由编译器在需要的时候分配，不需要时自动清除的变量所在的储存区，如函数执行时，函数的形参以及函数内的局部变量分配在栈区，函数运行结束后，形参和局部变量去栈（自动释放）。栈内存分配运算内置与处理器的指令集中，效率高但是分配的内存空间有限。
• 堆区(heap)：指哪些由程序员手动分配释放的储存区，如果程序员不释放这块内存，内存将一直被占用，直到程序运行结束由系统自动收回，c语言中使用malloc，free申请和释放空间。
• 静态存储区(static)：全局变量和静态变量的储存是放在一块的，其中初始化的全局变量和静态变量在一个区域，这块空间当程序运行结束后由系统释放。
• 常量存储区(const)：常量字符串就是储存在这里的，如“ABC”字符串就储存在常量区，储存在常量区的只读不可写。const修饰的全局变量也储存在常量区，const修饰的局部变量依然在栈上。程序代码区：存放源程序的二进制代码。

4.堆栈的对比

5.在Ubuntu、stm32下C程序分配地址的对比

6.对ARM Cortex-M/stm32F10x的存储器地址映射的理解

在ARM Cortex-M系列中，存储器地址映射通常遵循以下原则：

• 代码存储器： Flash存储器用于存储程序代码，通常被映射到处理器的地址空间的起始位置。该映射可以是连续的或分段的，取决于具体的处理器和片内存储器的布局。
• 数据存储器： 数据存储器包括SRAM（随机访问存储器）和外设寄存器，用于存储变量和外设的配置寄存器。SRAM通常映射到处理器地址空间的中间区域，而外设寄存器则映射到一个独立的地址空间，通常称为Peripherals区域。
• 堆栈： 堆栈用于存储函数调用的局部变量和返回地址等信息。在ARM Cortex-M系列中，堆栈位于SRAM的末尾，使用较高的地址。
• 特殊寄存器： ARM Cortex-M系列处理器还有一些特殊的寄存器，如NVIC（中断控制器）和SCB（系统控制块）。这些寄存器通常被映射到特定的地址，用于控制中断、系统时钟和处理器状态等。

stm32F10x系列单片机在ARM Cortex-M系列的基础上，还具有自己的存储器布局和外设寄存器映射。具体的映射关系和地址范围可以在芯片的参考手册中找到，手册会指定Flash、SRAM、寄存器和其他外设的起始地址和范围，以及访问这些地址时的读写权限和功能描述。

二、编程验证

1.Ubantu系统

• text.c

#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         ：%p\n",&output);  return 0;}

• 输入指令：

gcc text.c -o text
./text

• 输出结果如下：
  
  

2.Keil stm32

• 新建工程text.c

#include "usart.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
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(void){
	uart_init(72,115200);  	
	while(1)  {  	//定义局部变量  	
	int a=2;  	
	static int inits_local_c=2,uninits_local_c;  	
	int init_local_d = 1;  	
	char *p;  	
	char str[10] = "zls";  	//定义常量字符串  	
	char *var1 = "1234567890";  	
	char *var2 = "qwertyuiop";  	//动态分配  	
	int *p1=malloc(4);  	
	int *p2=malloc(4);  	
	output(a);  	//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         ：%p\n",&output); 

• 编译通过：