筆者能力有限，如果文中出現(xiàn)不對(duì)的地方，還請(qǐng)各位朋友能夠及時(shí)地給我指出來(lái)，我將不勝感激，謝謝~

內(nèi)存映射

在一些桌面程序中，整個(gè)內(nèi)存映射是通過(guò)虛擬內(nèi)存來(lái)進(jìn)行管理的，使用一種稱為內(nèi)存管理單元(MMU)的硬件結(jié)構(gòu)來(lái)將程序的內(nèi)存映射到物理RAM。在對(duì)于 RAM 緊缺的嵌入式系統(tǒng)中，是缺少 MMU 內(nèi)存管理單元的。因此在一些嵌入式系統(tǒng)中，比如常用的 STM32 來(lái)講，內(nèi)存映射被劃分為閃存段（也被稱為Flash,用于存儲(chǔ)代碼和只讀數(shù)據(jù))和RAM段，用于存儲(chǔ)讀寫數(shù)據(jù)。

STM32 的 Flash 和 RAM 地址范圍

筆者標(biāo)題所說(shuō)的內(nèi)存是指 STM32 的 Flash 和 RAM，下圖是 ARM Cortex M3 的地址映射圖：從圖中我們可以看到 RAM 地址是從 0x2000 0000 開(kāi)始的，F(xiàn)lash地址是從 0x0800 0000 開(kāi)始的，筆者將在下文中著重對(duì)這兩部分進(jìn)行剖析。

Flash

代碼和數(shù)據(jù)是存放在 flash 中的，下面是將 flash 內(nèi)部進(jìn)行細(xì)分之后的一張圖，圖中標(biāo)明了代碼段，數(shù)據(jù)段以及常量在 flash 中的位置。如上圖所示，F(xiàn)lash 又可以細(xì)分為這么幾個(gè)部分，分別是文本段 (Text),其中文本段中又包含可執(zhí)行代碼 (Executable Code)和常量 (Literal Value)，在文本段之后就是只讀數(shù)據(jù)區(qū)域 (Read Only Data)，當(dāng)然并不是所有架構(gòu)的單片機(jī)都滿足這樣一個(gè)排布規(guī)律，這里只針對(duì)ARM Cortex M3 系列，只讀數(shù)據(jù)段后面接著的就是數(shù)據(jù)復(fù)制段 (Copy of Data Section)，第一次遇到這個(gè)概念的朋友看到數(shù)據(jù)復(fù)制可能會(huì)有所疑惑，其實(shí)這個(gè)段充當(dāng)?shù)淖饔檬谴娣懦绦蛑谐跏蓟癁榉?0 值的全局變量的初始值，之所以要將初始值存放到這里，是因?yàn)槿肿兞渴谴娣旁?RAM 上的，RAM 上的值掉電便丟失，每次上電后這些變量是要進(jìn)行重新賦值的，而重新賦的值就存放在這里。那為什么不存放初始化為 0 的全局變量初始值呢，原因也很簡(jiǎn)單，既然是初始化為 0,那么在上電后統(tǒng)一對(duì)存放初始化為 0 的全局變量的那塊區(qū)域清0就好了。下面舉一個(gè)例子分析各個(gè)變量在上述中的存儲(chǔ)位置：

   

    
#include <stdio.h>
    
const int read_only_variable = 2000;
    
int data = 500;
    


    
void my_function(void)
    
{
    
 int x = 200；
    
 char *str = "string";
    
}
   

在上述代碼中，read_only_variable 是一個(gè)用 const 修飾的全局變量，它是只讀的，存放在 flash 中的只讀數(shù)據(jù)區(qū)域，編譯器會(huì)給 read_only_variable 分配一個(gè)地址，并將 2000 這個(gè)數(shù)據(jù)存放到這個(gè)位置。data 這個(gè)變量將存放到 RAM 中的RW區(qū)域中 (后面將會(huì)進(jìn)行詳細(xì)講解)，但是 data 后面的初始值 500 將會(huì)被存放到數(shù)據(jù)復(fù)制區(qū)域中， 也就是上圖中從下往上的第三個(gè)區(qū)域。在 my_function 中的變量 x 將會(huì)被存放到 RAM 中的堆棧中，將 x 賦值為 200 ,200 將被存儲(chǔ)到 flash 里的 Text 中的常量區(qū) (Literal Valu) 中。str 是一個(gè) char 型的指針變量，它指向的是字符串第一個(gè)字符存放的位置，然而對(duì)于字符串 string 來(lái)講，它是存放在Text常量區(qū)的，所以指針變量指向這個(gè)區(qū)域的一個(gè)地址，但是因?yàn)樗K歸中局部變量，它指向 Flash 的一個(gè)地址，但是其本身還是存放于 RAM 中的堆棧上的。

RAM

STM32單片機(jī)的片內(nèi)RAM會(huì)被鏈接文件“分區(qū)”為如下幾個(gè)段：如上圖所示，RAM 中包含了如下幾個(gè)部分：

• 棧 (Stack) : 存放局部變量和函數(shù)調(diào)用時(shí)的返回地址

• 堆 (heap) : 由 malloc 申請(qǐng)，由 free 釋放

• bss : 存放未初始化或者是初始化為 0 的全局變量

• data : 存放初始化為非 0 值的全局變量

下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明變量在各個(gè)段中的存儲(chǔ)位置：

   

    
#include <stdio.h>
    
#include <stdlib.h>
    
int data_var = 500;
    
int bss_var0;
    
int bss_var1 = 0;
    
static int static_var;
    


    
void my_function(void)
    
{
    
 static int static_var1 = 0;
    
 int stack = 0;
    
 char *buffer;
    
 const int value = 1;
    
 buffer = malloc(10);
    
}
   

上述變量的命名已經(jīng)很清楚地表明了變量處于 RAM 中的哪一個(gè)段，datavar 是已經(jīng)初始化的全局變量，存放在 RAM 的 data 區(qū)，bssvar0 和 bssvar1是未初始化和初始化為0的全局變量，他們都存放于 RAM 中的 bss段，由 static 修飾的staticvar 和 static_var1 都存放于 bss段，區(qū)別只在于兩個(gè)變量的作用域不同。stack 是在函數(shù)內(nèi)部定義的局部變量，其存放于 RAM 的棧區(qū)域，用 const 修飾的局部變量 value ,雖然他是只讀的，但是它是存儲(chǔ)于 RAM 中的棧中的，這里也說(shuō)明一點(diǎn)，并不是所有用 const 修飾的變量都是存放于只讀變量區(qū)的。buffer指針變量用 malloc 函數(shù)申請(qǐng)了 10 字節(jié)的內(nèi)存空間，那這10字節(jié)的內(nèi)存空間位于堆中。

堆棧溢出

如果在程序運(yùn)行的過(guò)程中，堆的空間也一直在消耗，同時(shí)棧的空間也在增加，那么這時(shí)堆和棧如果碰到一起，那么就會(huì)造成堆棧溢出，從而導(dǎo)致我們的程序跑飛。

STM32中的map文件分析

在用 keil 編譯 STM32 工程之后，我們會(huì)得到一個(gè) map 文件，map 文件的最底部有這么一個(gè)信息：上圖中的各個(gè)段是和上文所述是能夠進(jìn)行對(duì)應(yīng)起來(lái)的，正如下面這張表所示：

總結(jié)

對(duì)于 RAM 和 flash 空間都有限的 MCU 來(lái)講，了解各個(gè)變量在內(nèi)存中的存儲(chǔ)位置是很有必要的，他能夠很好地幫助我們?nèi)ソ鉀Q很多問(wèn)題。

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