一、C语言内存分区
C语言内存分区示意图如下：
1. 栈区
栈区介绍
- 栈区由编译器自动分配释放，由操作系统自动管理，无须手动管理。
- 栈区上的内容只在函数范围内存在，当函数运行结束，这些内容也会自动被销毁。
- 栈区按内存地址由高到低方向生长，其最大大小由编译时确定，速度快，但自由性差，最大空间不大。
- 栈区是先进后出原则，即先进去的被堵在屋里的最里面，后进去的在门口，释放的时候门口的先出去。
存放内容
- 临时创建的局部变量和const定义的局部变量存放在栈区。
- 函数调用和返回时，其入口参数和返回值存放在栈区。
2. 堆区
堆区介绍
- 堆区由程序员分配内存和释放。
- 堆区按内存地址由低到高方向生长，其大小由系统内存/虚拟内存上限决定，速度较慢，但自由性大，可用空间大。
调用函数
-
用malloc等函数实现动态分布内存。
void *malloc(size_t);- 1
参数size_t是分配的字节大小。
返回值是一个void*型的指针，该指针指向分配空间的首地址。
（void *型指针可以任意转换为其他类型的指针） -
用free函数进行内存释放，否则会造成内存泄漏。
void free(void * /*ptr*/);- 1
参数是开辟的内存的首地址。
3. 全局(静态)区
全局(静态)区介绍
- 通常是用于那些在编译期间就能确定存储大小的变量的存储区，但它用于的是在整个程序运行期间都可见的全局变量和静态变量。
- 全局区有 .bss段 和 .data段组成，可读可写。
.bss段
- 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量存放在.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，其内容由操作系统初始化。
.data段
- 已初始化的全局变量存放在.data段。
- 已初始化的静态变量存放在.data段。
- .data段占用可执行文件空间，其内容有程序初始化。
4. 常量区
- 字符串、数字等常量存放在常量区。
- const修饰的全局变量存放在常量区。
- 程序运行期间，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，其值不能修改（若修改则会出现错误）。
- 字符串常量和define定义的常量也有可能存放在代码区。
二、STM32存储器分配
1. 随机存储器—RAM
- RAM是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存（内存）。
- 它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
- 当电源关闭时RAM不能保留数据（掉电数据消失哦）如果需要保存数据，就必须把它们写入一个长期的存储设备中（例如硬盘）。
2. 只读存储器—ROM
- ROM所存数据，一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。
- ROM所存数据稳定，断电后所存数据也不会改变。
本文使用是STM32F103芯片，keil V5环境下默认的内存配置见下图：
- ROM区域是0x8000000开始，大小是0x10000，这片区域是只读区域，不可修改，存放代码区和常量区。
- RAM区域是0x20000000开始，大小是0x5000，这片区域是可读写区域，存放的是全局(静态)区、堆区和栈区。
该芯片的内部分区如下图所示：
三、基于STM32代码验证
1. 详细代码如下
#include "main.h"
#include <string.h> //用于字符串处理
#include <stdio.h> //用于printf打印
#include <stdlib.h> //用于分配堆区---调用malloc和free
#include "delay.h"
#include "uart3.h"
#include "led.h"
//全局区
int q1; //未初始化全局变量
static int q2; //未初始化静态变量
const int q3; //未初始化只读变量
int m1=1; //已初始化全局变量
static int m2=2; //已初始化静态变量
//常量区
const int m3=3; //已初始化只读变量
int main(void)
{
SystemCoreClockUpdate(); //设置系统时钟为72M
LED_GPIO_Config();
Uart3_init();
while(1)
{
//栈区
int mq1; //未初始化局部变量
int *mq2; //未初始化局部指针变量
int mq3=3; //已初始化局部变量
char qq[10] = "hello"; //已初始化局部数组
const int mq4; //未初始化局部只读变量
const int mq5=3; //已初始化局部只读变量
//堆区
int *p1 = malloc(4); //已初始化局部指针变量p1
int *p2 = malloc(4); //已初始化局部指针变量p2
//全局区
static int mp1; //未初始化局部静态变量
static int mp2=2; //已初始化局部静态变量
//常量区
char *vv = "I LOVE YOU";//已初始化局部指针变量
char *mq = "5201314";
printf("\n栈区-变量地址\n");
printf("未初始化局部变量 :0x%p\r\n",&mq1);
printf("未初始化局部指针变量 :0x%p\r\n",&mq2);
printf("已初始化局部变量 :0x%p\r\n",&mq3);
printf("已初始化局部数组 :0x%p\r\n", qq );
printf("未初始化局部只读变量 :0x%p\r\n",&mq4);
printf("已初始化局部只读变量 :0x%p\r\n",&mq5);
printf("\n堆区-动态申请地址\r\n");
printf("已初始化局部int型指针变量p1 :0x%p\r\n", p1);
printf("已初始化局部int型指针变量p2 :0x%p\r\n", p2);
printf("\n全局区-变量地址\n");
printf("未初始化全局变量 :0x%p\r\n",&q1);
printf("未初始化静态变量 :0x%p\r\n",&q2);
printf("未初始化只读变量 :0x%p\r\n",&q3);
printf("已初始化全局变量 :0x%p\r\n",&m1);
printf("已初始化静态变量 :0x%p\r\n",&m2);
printf("未初始化局部静态变量 :0x%p\r\n",&mp1);
printf("已初始化局部静态变量 :0x%p\r\n",&mp2);
printf("\n常量区地址\n");
printf("已初始化只读变量 :0x%p\r\n",&m3);
printf("已初始化局部指针变量 :0x%p\r\n",vv );
printf("已初始化局部指针变量 :0x%p\r\n",mq );
printf("\n代码区地址\n");
printf("程序代码区main函数入口地址 :0x%p\n", main);
led485_flicker();
delay_ms(1000);
free(p1);
free(p2);
}
}
2. 运行结果如下
栈区-变量地址
未初始化局部变量 :0x20000654
未初始化局部指针变量 :0x20000650
已初始化局部变量 :0x2000064c
已初始化局部数组 :0x20000640
未初始化局部只读变量 :0x2000063c
已初始化局部只读变量 :0x20000638
堆区-动态申请地址
已初始化局部指针变量p1 :0x20000060
已初始化局部指针变量p2 :0x20000068
全局区-变量地址
未初始化全局变量 :0x20000014
未初始化静态变量 :0x20000018
未初始化只读变量 :0x2000001c
已初始化全局变量 :0x20000020
已初始化静态变量 :0x20000024
未初始化局部静态变量 :0x20000028
已初始化局部静态变量 :0x2000002c
常量区地址
已初始化全局只读变量 :0x080011a4
已初始化局部指针变量 :0x08000e78
已初始化局部指针变量 :0x08000e84
代码区地址
程序代码区main函数入口地址 :0x08000d6d
