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2019年04月16日 | STM32堆和栈（Heap & Stack）的资料理解
2019-04-16 来源：eefocus
源起：在移植cjson的过程中，解析json包的时候发现动态内存分配不足而导致解析失败，为解决这一问题，而深入了解stm32的堆和栈。
stm32的存储器结构。
Flash，SRAM寄存器和输入输出端口被组织在同一个4GB的线性地址空间内。可访问的存储器空间被分成8个主要块，每个块为512MB。FLASH存储下载的程序。SRAM是存储运行程序中的数据。
而SRAM一般分这几个部分：
静态存储区：内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。它主要存放静态数据、全局数据和常量。
栈区：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限，局部变量太大有可能造成栈溢出。
堆区：亦称动态内存分配，是编译器调用动态内存分配的内存区域。程序在运行的时候用malloc或new申请任意大小的内存，程序员自己负责在适当的时候用free或delete释放内存。动态内存的生存期可以由我们决定，如果我们不释放内存，程序将在最后才释放掉动态内存。 但是，良好的编程习惯是：如果某动态内存不再使用，需要将其释放掉，否则，我们认为发生了内存泄漏现象。
注意地方：
堆栈的大小在编译器编译之后是不知道的，只有运行的时候才知道，所以需要注意一点，就是别造成堆栈溢出了。。。不然就等着hardfault找你吧。
是所有在处理的函数，包括函数嵌套，递归，等等，都是从这个“栈”里面，来分配的。所以，如果栈大小为2K，一个函数的局部变量过多，比如在函数里面定义一个u8 buf[512]，这一下就占了1/4的栈大小了，再在其他函数里面来搞两下，程序崩溃是很容易的事情，这时候,一般你会进入到hardfault….这是初学者非常容易犯的一个错误.切记不要在函数里面放N多局部变量,尤其有大数组的时候!
对于栈区，一般栈顶，也就是MSP，在程序刚运行的时候，指向程序所占用内存的最高地址。我们可以看到,程序总共占用内存：RW-data=20，ZI-data=2348，20+2348字节=2368=0X940
那么程序刚开始运行的时候：MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.MSP就是：0X2000 0940，程序运行后，MSP就是从这个地址开始，往下给函数的局部变量分配地址，而往上是静态存储区和堆区。
STM32的栈，是向下生长的。事实上，一般CPU的栈增长方向，都是向下的。而堆的生长方向，都是向上的。堆和栈，只是他们各自的起始地址和增长方向不同，他们没有一个固定的界限，所以一旦堆栈冲突，系统就到了崩溃的时候了。
堆和栈的基本区别：
stack的空间由操作系统自动分配/释放，heap上的空间手动分配/释放。
stack的空间有限，heap是很大的自由存储区。
程序在编译期和函数分配内存都是在栈上进行，且程序运行中函数调用时参数的传递也是在栈上进行。
STM32内存编程
在startup_stm32f10x_md.s文件中，它的前面几行就有以上定义，
；栈=1K
Stack_Size EQU 0x00000400
；堆=512B
Heap_Size EQU 0x00000200
Stack_Size不影响Hex，更不影响Hex怎么运行的，只是在Debug调试时会提示错。栈溢出也有是超过了国界进行活动，只要老外没有意见，你可以接着玩，有老外不让你玩，你就的得死，或是大家都死（互相撕杀），有的人写单片机代码在函数里定义一个大数组 int buf[8192]，栈要是小于8192是会死的很惨。
Heap_Size可为0，即不使用动态分配。Heap_Size的大小与malloc所分配的内存有关，当连续分配而又不释放，会导致满堆或内存泄露。
本文源起的诉求，即在object过多的情况下进行解析，程序需要N多次的动态内存分配，而Heap_Size太小，导致无法分配内存。通过修改Heap_Size的大小解决了诉求。
STM32的内存分配规律
从0X20000000开始依次为：静态存储区+堆区（可有可无）+栈区
所有的全局变量，包括静态变量之类的，全部存储在静态存储区。紧跟静态存储区之后的，是堆区（如没用到malloc，则没有该区），之后是栈区。
附录
STM32内存地址说明
在MDK编译过程中，内存的划分如下：
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。
Flash=Code + RO Data + RW Data;
RAM= RW-data+ZI-data;
此内存划分暂未包括堆栈，堆栈会在程序运行时，占用RAM。
堆栈的内存占用就是MDK里，RAM分配给RW-data+ZI-data之后的地址开始分配的。
下一篇:STM32堆栈设置
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