单片机堆栈说明与全局变量和局部变量的存储位置

只看该作者 · 2024-9-26 14:00

全局变量存储在静态区。

局部变量，以及形参，返回值等存储在栈中，由编译器自动分配和释放。

动态申请的内存，如malloc函数或new函数申请的存储与堆中。

程序代码下载存储在FLASH中，一些常量也存在这里。

单片机“系统堆、栈”分配

在FreeRTOS开发时，需要为每个任务分配一定的内存，作为“任务桟”，用来保存各个任务切换时的上下文环境。这里的“任务桟”并不是上述的“系统栈”，这段内存实际上可能位于静态区（静态分配的内存）或者堆中（动态分配的内存）。

FreeRTOS共支持6种内存管理方法（内存分配与释放方法），在STM32CubeMX软件生成的Keil工程中默认使用heap_4c.c文件定义的方法，这个方法实际上就是定义了一个大的数组（静态全局变量，存储在静态区），任务桟的内存都是从这个大数组中分出去的。另一种方法heap_3c.c文件定义的方法是使用malloc函数从堆中分配出内存（动态分配）。此处所说的堆即为图一、图二中的heap_size。需要注意的是，动态分配的内存大小一定不能超过了图一中设置的堆大小，否则申请失败。

只看该作者 · 2024-10-3 08:08

堆栈通过一个称为栈指针（SP）的寄存器来管理。栈指针指向当前栈顶的位置。当数据被压入（push）堆栈时，栈指针减小；当数据从堆栈弹出（pop）时，栈指针增大。

1万 · 2024-10-3 09:11

单片机中的堆栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，主要用于函数调用时保存返回地址、局部变量及寄存器内容。堆栈的使用确保了函数调用的嵌套执行和正确返回。

只看该作者 · 2024-10-3 09:33

在单片机开发中，堆栈（Stack）和全局变量、局部变量的存储位置是理解程序内存布局的重要部分。

只看该作者 · 2024-10-3 09:52

在实际应用中，程序员通常不需要直接管理堆栈，因为编译器会自动处理函数调用时的堆栈操作。

只看该作者 · 2024-10-3 10:54

局部变量通常存储在堆栈中。
当函数被调用时，系统会在堆栈上为该函数分配一块内存区域，用于存储其局部变量。
函数执行完毕后，这块内存区域会被自动释放回堆栈。

只看该作者 · 2024-10-3 13:53

局部变量的作用域仅限于定义它们的函数内部，这使得它们的使用更加安全和可控。局部变量在函数调用结束后自动释放内存，不会像全局变量那样一直占用内存空间。

只看该作者 · 2024-10-3 14:34

全局变量通常存储在静态存储区，也就是ROM（只读存储器）中的数据区（但需注意，有的观点认为全局变量存储在RAM的静态区，而非ROM，这取决于具体的单片机架构和编程环境）。在单片机中，ROM通常用于存储程序代码和一些常量数据，而全局变量作为程序的一部分，在程序运行时需要被访问和修改，因此存储在RAM中更为合理。不过，由于ROM也可以包含一部分用于保存数据的区域（如EEPROM），且这部分数据在程序运行期间不会被擦除，所以全局变量也有可能被存储在ROM的这部分区域中。

只看该作者 · 2024-10-3 14:54

全局变量：静态存储区或数据段。
局部变量：堆栈。
动态分配的内存：堆。

只看该作者 · 2024-10-3 15:17

堆栈是一种特殊的内存区域，用于存储临时数据，如函数调用时的返回地址、局部变量和寄存器内容。
它遵循后进先出（LIFO）的原则。

只看该作者 · 2024-10-3 19:34

局部变量只能在定义它们的函数内部访问。
局部变量的生命周期仅限于函数的执行期间。

只看该作者 · 2024-10-3 20:39

堆栈的大小通常是固定的，或者在程序启动时进行配置。
函数调用时会将返回地址和参数压入堆栈，函数执行完毕后，会从堆栈中弹出返回地址以返回到调用点。
局部变量在函数调用期间被分配到堆栈上，当函数返回时，这些变量占用的空间将被释放。

1万 · 2024-10-3 21:00

在单片机的执行过程中，堆栈主要用于保存函数调用时的局部变量、函数参数、返回地址以及中断服务程序的上下文信息。

只看该作者 · 2024-10-4 10:10

了解堆栈的机制，对程序底层运行机理才更容易理解。

1万 · 2024-10-4 16:04

在一些 8 位单片机中，堆栈可能位于内部 RAM 的高地址区域；而在一些 32 位单片机中，可以通过配置寄存器来指定堆栈的起始地址和大小。

只看该作者 · 2024-10-4 18:48

堆是动态分配内存的区域，通常用于malloc、calloc、realloc等函数分配的内存。
堆的管理比较复杂，需要手动分配和释放内存，否则可能导致内存泄漏。

只看该作者 · 2024-10-4 19:57

具体来说，在一些单片机中，全局变量可能存储在内部 Flash 存储器（如果支持在 Flash 中存储变量）、内部 RAM 的特定区域或者外部扩展存储器中。

只看该作者 · 2024-10-4 20:42

堆栈的大小是有限的，通常在单片机启动时进行初始化设置。如果在程序运行过程中，堆栈的使用超过了其预设的大小，就会发生堆栈溢出，这可能导致程序崩溃或出现不可预测的行为。

只看该作者 · 2024-10-4 21:02

堆栈通常位于单片机的RAM中。
对于具有固定堆栈指针的单片机，堆栈通常从RAM的顶部开始向下增长（递减堆栈）。
对于具有可变堆栈指针的单片机，堆栈可以配置在RAM中的任何位置。

只看该作者 · 2024-10-4 21:23

局部变量存储在堆栈中。
当函数被调用时，编译器会在堆栈上为该函数分配一块内存，用于存储该函数的局部变量、参数和返回地址等信息。
当函数返回时，这块内存会被自动释放，堆栈指针恢复到原始位置。