堆栈的认知

1.     STM32中的堆栈。

这个我产生过混淆，导致了很多逻辑上的混乱。首先要说明的是单片机是一种集成电路芯片，集成CPU、RAM、ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能。CPU中包括了各种总线电路，计算电路，逻辑电路，还有各种寄存器。Stm32有通用寄存器R0‐R15 以及一些特殊功能寄存器,其中包括了堆栈指针寄存器。当stm32正常运行程序的时候，来了一个中断，CPU就需要将寄存器中的值压栈到RAM里，然后将数据所在的地址存放在堆栈寄存器中。等中断处理完成退出时，再将数据出栈到之前的寄存器中，这个在C语言里是自动完成的。

2.     编程中的堆栈。

在编程中很多时候会提到堆栈这个东西，准确的说这个就是RAM中的一个区域。我们先来了解几个说明:

(1) 程序中的所有内容最终只会出现在flash，ram里（不外扩）。

(2) 段的划分，是将类似数据种类存储在一个区域里，方便管理，但正如上面所说，不管什么段的数据，都是最终在flash和ram里面。

C语言上分为栈、堆、bss、data、code段。具体每个段具体是存储什么数据的，直接百度吧。重点分析一下STM32以及在MDK里面段的划分。

MDK下Code,RO-data,RW-data,ZI-data这几个段:

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;

这个是MDK编译之后能够得到的每个段的大小，也就能得到占用相应的FLASH和RAM的大小，但是还有两个数据段也会占用RAM，但是是在程序运行的时候，才会占用，那就是堆和栈。在stm32的启动文件.s文件里面，就有堆栈的设置，其实这个堆栈的内存占用就是在上面RAM分配给RW-data+ZI-data之后的地址开始分配的。

堆:是编译器调用动态内存分配的内存区域。

栈:是程序运行的时候局部变量的地方，所以局部变量用数组太大了都有可能造成栈溢出。

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。

3.     OS中的堆栈及其内存管理。

嵌入式系统的堆栈，不管是用什么方法来得到内存，感觉他的方式都和编程中的堆差不多。目前我知道两种获得内存情况：

（1）用庞大的全局变量数组来圈住一块内存，然后将这个内存拿来进行内存管理和分配。这种情况下，堆栈占用的内存就是上面说的：如果没有初始化数组，或者数组的初始化值为0，堆栈就是占用的RAM的ZI-data部分；如果数组初始化值不为0，堆栈就占用的RAM的RW-data部分。这种方式的好处是容易从逻辑上知道数据的来由和去向。

（2）​就是把编译器没有用掉的RAM部分拿来做内存分配，也就是除掉RW-data+ZI-data+编译器堆+编译器栈后剩下的RAM内存中的一部分或者全部进行内存管理和分配。这样的情况下就只需要知道内存剩下部分的首地址和内存的尾地址，然后要用多少内存，就用首地址开始挖，做一个链表，把内存获取和释放相关信息链接起来，就能及时的对内存进行管理了。内存管理的算法多种多样，不详说，这样的情况下：OS的内存分配和自身局部变量或者全局变量不冲突，之前我就在这上面纠结了很久，以为函数里面的变量也是从系统的动态内存中得来的。这种方式感觉更加能够明白自己地址的开始和结束。

这两种方法我感觉没有谁更高明，因为只是一个内存的获取方式，高明的在于内存的管理和分配。

keil编译后会有一行：Program Size:Code=xxxRO-data=xxxRW-data=xxxZI-data=xxx

Code 代表执行的代码，程序中所有的函数都位于此处。

RO-data 代表只读数据，程序中所定义的全局常量数据和字符串都位于此处。

RW-data 代表已初始化的读写数据，程序中定义并且初始化的全局变量和静态变量位于此处。

ZI-data 代表未初始化的读写数据，程序中定义了但没有初始化的全局变量和静态变量位于此处。ZI英语是zero initial，就是程序中用到的变量并且被系统初始化为0的变量的字节数，keil编译器默认是把你没有初始化的变量都赋值一个0，这些变量在程序运行时是保存在RAM中的。

Code: 程序所占用的FLASH大小，存储在FLASH.

RO-data: Read-only-data,程序定义的常量，存储在FLASH中。

RW-data:Read-write-data,已经被初始化的变量，存储在SRAM中。

ZI-data:Zero-Init-data,未被初始化的变量，存储在SRAM中。

2.如果你查看.map文件，如下例子：

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    Total RO  Size (Code + RO Data)                 2980 (   2.91kB)
    Total RW  Size (RW Data + ZI Data)               104 (   0.10kB)
    Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)       2988 (   2.92kB)

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实际上，ROM中的指令至少应该有这样的功能：
       1. 将RW从ROM中搬到RAM中，因为RW是变量，变量不能存在ROM中。
       2. 将ZI所在的RAM区域全部清零，因为ZI区域并不在Image中，所以需要程序根据编译器给出的ZI地址及大小来将相应得RAM区域清零。ZI中也是变量，同理：变量不能存在ROM中。
       在程序运行的最初阶段，RO中的指令完成了这两项工作后C程序才能正常访问变量。否则只能运行不含变量的代码。