单片机(stm32)堆和栈区别理解,一篇文章就够了!文末有图有真相

文末有图和程序帮助理解!!!

堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出:
使用栈就象我们去饭馆里吃饭,只管点菜(发出申请)、付钱、和吃(使用),吃饱了就走
不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作
他的好处是快捷,但是自由度小

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴,比较麻烦
但是比较符合自己的口味,而且自由度大

 

 

一、c/C++内存分区:
(1)栈区(stack):
由编译器自动分配和释放
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):
一般由程序员分配和释放
若程序员不释放,程序结束时可能由操作系统回收
分配方式类似于数据结构中的链表

(3)静态存储区:
全局变量和静态变量的存储是放在一块的
分成两个区域:初始化和未初始化
初始化的全局变量和初始化的静态变量在一块区域
未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域
程序结束后由系统自动释放

(4)文字常量区:常量字符串就是存放在这里的

(5)程序代码区:存放函数体的二进制代码

 

二、栈和堆空间的空间分配
栈:向低地址扩展
堆:向高地址扩展
显然如果依次定义变量,
先定义的栈变量的内存地址比后定义的栈变量的内存地址要大
先定义的堆变量的内存地址比后定义的堆变量的内存地址要小

如果我们设置了堆的空间大小,但是我们程序中没有进行malloc申请
那么程序在运行的时候,我们栈的空间超过本身设置的空间,进入到堆里面,那么程序是不会出错的
但是超过了堆的空间了,进入到全局变量区域,就会出现莫名其妙的错误

三、堆变量和栈变量
栈:局部变量,退出该作用域就会自动释放
函数返回时随时有可能被其他函数栈用。所以栈是一种分时轮流使用的存储区
编译器里定义的Stack_Size,是为了限定函数的局部数据活动的范围,超过这个范围就会跑飞,也就是栈溢出
Stack_Size不影响Hex,更不影响Hex怎么运行的,只是在Debug调试时会提示报错
栈溢出也就是超过了国界(堆栈之间的界限)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。 所以不要在局部变量里定义大数组

堆:malloc,new产生的变量都在堆中
用了new标示符在堆中malloc变量申请空间,通过free函数释放
若是不释放一直占用空间,最后空间占满溢出,程序崩溃
所以若是程序中有用到malloc要申请变量空间,这时就要在编译器里定义堆的大小
先分配空间,后程序中才能申请,用完一定要释放,不然就会造成内存溢出,程序崩溃
堆栈溢出,编译不会提示,需要注意

若是我们不使用malloc,我们可以将堆设置成0,这是没有问题的
但是栈的空间大小要设置成合适的,不然就会因为栈溢出,进入harderror,程序奔溃
堆和栈都存在RAM里,他两各分多少看函数需求
但是他两的总值不能超过单片机硬件的实际RAM大小,否则只能外扩SRAM,或者程序就要崩溃死掉

四、堆栈申请后系统的响应
栈:只要栈的剩余空间大于所申请空间,系统将为程序提供内存,否则将报异常提示栈溢出

堆:首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表
当系统收到程序的申请时,会遍历该链表,寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点
然后将该结点从空闲结点链表中删除,并将该结点的空间分配给程序
另外,对于大多数系统,会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小
这样,代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间
另外,由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小,系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

五、程序理解

  int  a;  //a在文件中声明是全局变量  
  void  func(int arg)  // arg是参数,是栈变量  
  {  
        static int b;  //b虽然在函数内声明,但是静态的,所以也在全局数据区  
        int  c;  //c,p是函数内声明,是栈变量  
        void  *p;  
        p   =   (void *)malloc(100); //p指向的空间用malloc分配,是堆空间 
  }  

   

  

 


int a = 0; //全局初始化区
char *p1; //全局未初始化区
main()
{
int b;// 栈
char s[] = "abc"; //栈
char *p2; //栈
char *p3 = "123456";// 123456\0在常量区,p3在栈上
static int c =0; //静态存储区

p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
//分配得来得10和20字节的区域就在堆区
strcpy(p1, "123456"); //123456\0放在常量区,编译器可能会将它与p3所指向的"123456"优化成一个地方
}

  

图一:stm32地址空间映射图

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图二:堆栈空间分配图

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图三:裸机系统和多任务系统的内存区别

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图四:堆栈区别图

 

 

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