Ubuntu、stm32下的C程序各变量的分配地址分析

文章目录

• 一、C程序的内存分配
• • • 1. 栈区（stack）
    • 2. 堆区（heap）
    • 3. 全局区（静态区）
    • • 3.1 .bss段
      • 3.2 .data段
    • 4. 常量区
    • 5. 代码区
• 二. 栈区、堆区等区存放介质（RAM、ROM、flash）
• • • 1. RAM
    • 2. ROM
    • 3. Flash Memory
    • 4. 不同数据的存放位置
• 三. ubuntu、stm32(keil)下查看堆、栈、全局、局部等变量的分配地址并对比
• • • 1. ubuntu下
    • 2. keil下
• 四. 总结
• 五. 参考链接

一、C程序的内存分配

如图

内存高地址	栈区
	堆区
	全局区（.bss段 、.data段）
	常量区
内存低地址	代码区

1. 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

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。其操作方式类似于数据结构中的栈。

2. 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。

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OS回收 。它与数据结构中的堆不同，分配方式类似于链表。

3. 全局区（静态区）

全局区有.bss段和.data段组成，可读可写。

全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量、未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。当程序结束后，变量由系统释放 。

3.1 .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。

3.2 .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。

4. 常量区

字符串存放在常量区。

常量区的内容不可以被修改。

5. 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。

二. 栈区、堆区等区存放介质（RAM、ROM、flash）

首先，我们需要明白RAM和ROM、Flash Memory的物理特性。

1. 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)。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

• 栈、堆、全局区（.bss段、.data段）都是存放在RAM中。

三. ubuntu、stm32(keil)下查看堆、栈、全局、局部等变量的分配地址并对比

代码准备：

#include 
#include 
//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;
	static int inits_local_c=2, uninits_local_c;
    int init_local_d = 1;
    output(a);
    char *p;
    char str[10] = "lyy";
    //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);
    //释放
    free(p1);
    free(p2);
    printf("栈区-变量地址n");
    printf("                a：%pn", &a);
    printf("                init_local_d：%pn", &init_local_d);
    printf("                p：%pn", &p);
    printf("              str：%pn", str);
    printf("n堆区-动态申请地址n");
    printf("                   %pn", p1);
    printf("                   %pn", 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：%pn", &uninit_global_a);
    printf("静态外部无初值 uninits_global_b：%pn", &uninits_global_b);
    printf("静态内部无初值 uninits_local_c：%pn", &uninits_local_c);
    printf("n.data段n");
    printf("全局外部有初值 init_global_a：%pn", &init_global_a);
    printf("静态外部有初值 inits_global_b：%pn", &inits_global_b);
    printf("静态内部有初值 inits_local_c：%pn", &inits_local_c);
    printf("n文字常量区n");
    printf("文字常量地址     ：%pn",var1);
    printf("文字常量地址     ：%pn",var2);
    printf("n代码区n");
    printf("程序区地址       ：%pn",&main);
    printf("函数地址         ：%pn",&output);
    return 0;
}

1. ubuntu下

2. keil下

这里我是使用stm32cubmx创建了一个工程，再将前面代码添加到合适位置。

这里重写了printf函数，如果不行，可以查看我的另一篇博客 为什么重写printf函数没有用？_diyu-CSDN博客

这里栈区就有点不同了

keil下分为：Code、RO-data、RW-data、ZI-data 这几个段；

Code是存储程序代码的；

RO-data是存储const常量和指令；

RW-data是存储初始化值不为0的全局变量；

ZI-data是存储未初始化的全局变量或初始化值为0的全局变量；

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（或flash） = Code + RO-data + RW-data

四. 总结

此次实验，对于C程序下的内存分配更加的清楚了，以及了解了RAM、ROM、flash等介质。

五. 参考链接

基于STM32分析栈、堆、全局区、常量区、代码区、RAM、ROM - 学以解忧的个人空间 - OSCHINA - 中文开源技术交流社区