在開(kāi)源電子中看到一篇文章講的是棧增長(zhǎng)和大端/小端問(wèn)題。學(xué)C語(yǔ)言的時(shí)候,我們知道堆棧的區(qū)別:
(1)棧區(qū)(stack):由編譯器自動(dòng)分配和釋放,存放函數(shù)的參數(shù)值、局部變量的值等,其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧。
?(2)堆區(qū)(heap):一般由程序員分配和釋放,若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由操作系統(tǒng)回收。分配方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表。
?(3)全局區(qū)(靜態(tài)區(qū))(static):全局變量和靜態(tài)變量的存儲(chǔ)是放在一塊的,初始化的全局變量和靜態(tài)變量在一塊區(qū)域,未初始化的全局變量和未初始化的靜態(tài)變量在相鄰的另一塊區(qū)域。程序結(jié)束后由系統(tǒng)自動(dòng)釋放。
?(4)文字常量區(qū):常量字符串就是存放在這里的。
?(5)程序代碼區(qū):存放函數(shù)體的二進(jìn)制代碼。
下面的帖子:主要意思是要證明stm32是小端模式,堆從RAM的起始地址處(0x2000 0000)分配內(nèi)存給全局變量和靜態(tài)變量,并且堆是向上增長(zhǎng),棧是向下增長(zhǎng)。
1,首先來(lái)看:棧(STACK)的問(wèn)題。
函數(shù)的局部變量,都是存放在“棧”里面,棧的英文是:STACK.STACK的大小,我們可以在stm32的啟動(dòng)文件里面設(shè)置,以戰(zhàn)艦stm32開(kāi)發(fā)板為例,在startup_stm32f10x_hd.s里面,開(kāi)頭就有:
Stack_Size EQU 0x00000800
表示棧大小是0X800,也就是2048字節(jié)。這樣,CPU處理任務(wù)的時(shí)候,函數(shù)局部變量做多可占用的大小就是:2048字節(jié),注意:是所有在處理的函數(shù),包括函數(shù)嵌套,遞歸,等等,都是從這個(gè)“棧”里面,來(lái)分配的。
所以,如果一個(gè)函數(shù)的局部變量過(guò)多,比如在函數(shù)里面定義一個(gè)u8 buf[512],這一下就占了1/4的棧大小了,再在其他函數(shù)里面來(lái)搞兩下,程序崩潰是很容易的事情,這時(shí)候,一般你會(huì)進(jìn)入到hardfault.。。。
這是初學(xué)者非常容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤。切記不要在函數(shù)里面放N多局部變量,尤其有大數(shù)組的時(shí)候!
對(duì)于棧區(qū),一般棧頂,也就是MSP,在程序剛運(yùn)行的時(shí)候,指向程序所占用內(nèi)存的最高地址。比如附件里面的這個(gè)程序序,內(nèi)存占用如下圖:
圖中,我們可以看到,程序總共占用內(nèi)存:20+2348字節(jié)=2368=0X940那么程序剛開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候:MSP=0X2000 0000+0X940=0X2000 0940.事實(shí)上,也是如此,如圖:
圖中,MSP就是:0X2000 0940.程序運(yùn)行后,MSP就是從這個(gè)地址開(kāi)始,往下給函數(shù)的局部變量分配地址。
再說(shuō)說(shuō)棧的增長(zhǎng)方向,我們可以用如下代碼測(cè)試:
[objc] view plain copy//保存棧增長(zhǎng)方向
//0,向下增長(zhǎng);1,向上增長(zhǎng)。
static u8 stack_dir;
//查找棧增長(zhǎng)方向,結(jié)果保存在stack_dir里面。
void find_stack_direction(void)
{
static u8 *addr=NULL; //用于存放第一個(gè)dummy的地址。
u8 dummy; //用于獲取棧地址
if(addr==NULL) //第一次進(jìn)入
{
addr=&dummy; //保存dummy的地址
find_stack_direction (); //遞歸
}else //第二次進(jìn)入
{
if(&dummy》addr)stack_dir=1; //第二次dummy的地址大于第一次dummy,那么說(shuō)明棧增長(zhǎng)方向是向上的。
else stack_dir=0; //第二次dummy的地址小于第一次dummy,那么說(shuō)明棧增長(zhǎng)方向是向下的。
}
}
這個(gè)代碼不是我寫(xiě)的,網(wǎng)上抄來(lái)的,思路很巧妙,利用遞歸,判斷兩次分配給dummy的地址,來(lái)比較棧是向下生長(zhǎng),還是向上生長(zhǎng)。
如果你在STM32測(cè)試這個(gè)函數(shù),你會(huì)發(fā)現(xiàn),STM32的棧,是向下生長(zhǎng)的。事實(shí)上,一般CPU的棧增長(zhǎng)方向,都是向下的。
2,再來(lái)說(shuō)說(shuō),堆(HEAP)的問(wèn)題。
全局變量,靜態(tài)變量,以及內(nèi)存管理所用的內(nèi)存,都是屬于“堆”區(qū),英文名:“HEAP”與棧區(qū)不同,堆區(qū),則從內(nèi)存區(qū)域的起始地址,開(kāi)始分配給各個(gè)全局變量和靜態(tài)變量。
堆的生長(zhǎng)方向,都是向上的。在程序里面,所有的內(nèi)存分為:堆+棧。 只是他們各自的起始地址和增長(zhǎng)方向不同,他們沒(méi)有一個(gè)固定的界限,所以一旦堆棧沖突,系統(tǒng)就到了崩潰的時(shí)候了。
同樣,我們用附件里面的例程測(cè)試:
stack_dir的地址是0X20000004,也就是STM32的內(nèi)存起始端的地址。
這里本來(lái)應(yīng)該是從0X2000 0000開(kāi)始分配的,但是,我仿真發(fā)現(xiàn)0X2000 0000總是存放:0X2000 0398,這個(gè)值,貌似是MSP,但是又不變化,還請(qǐng)高手幫忙解釋下。
其他的,全局變量,則依次遞增,地址肯定大于0X20000004,比如cpu_endian的地址就是0X20000005.
這就是STM32內(nèi)部堆的分配規(guī)則。
3,再說(shuō)說(shuō),大小端的問(wèn)題。
大端模式:低位字節(jié)存在高地址上,高位字節(jié)存在低地址上
小端模式:高位字節(jié)存在高地址上,低位字節(jié)存在低地址上
STM32屬于小端模式,簡(jiǎn)單的說(shuō),比如u32 temp=0X12345678;
假設(shè)temp地址在0X2000 0010.
那么在內(nèi)存里面,存放就變成了:
地址 | HEX |
0X2000 0010 | 78 56 43 12 |
CPU到底是大端還是小端,可以通過(guò)如下代碼測(cè)試:
//CPU大小端
//0,小端模式;1,大端模式。
static u8 cpu_endian;
//獲取CPU大小端模式,結(jié)果保存在cpu_endian里面
void find_cpu_endian(void)
{
int x=1;
if(*(char*)&x==1)cpu_endian=0; //小端模式
else cpu_endian=1; //大端模式
}
以上測(cè)試,在STM32上,你會(huì)得到cpu_endian=0,也就是小端模式。
評(píng)論