基于Ubuntu和Stm32的C程序的内存分配问题

一、内存分配

• 栈区（stack）：指那些由编译器在需要的时候分配，不需要时自动清除的变量所在的储存区，如函数执行时，函数的形参以及函数内的局部变量分配在栈区，函数运行结束后，形参和局部变量去栈（自动释放）。栈内存分配运算内置与处理器的指令集中，效率高但是分配的内存空间有限。
• 堆区（heap）：指哪些由程序员手动分配释放的储存区，如果程序员不释放这块内存，内存将一直被占用，直到程序运行结束由系统自动收回，c语言中使用malloc，free申请和释放空间。
• 静态储存区（static）：全局变量和静态变量的储存是放在一块的，其中初始化的全局变量和静态变量在一个区域，这块空间当程序运行结束后由系统释放。
• 常量储存区（const）：常量字符串就是储存在这里的，如“ABC”字符串就储存在常量区，储存在常量区的只读不可写。const修饰的全局变量也储存在常量区，const修饰的局部变量依然在栈上。
• 程序代码区：存放源程序的二进制代码。

堆：
自由申请的空间，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。
栈：
存放 Automatic Variables ，按内存地址由高到低方向生长，其最大值由编译时确定，速度快，但自由性差，最大空间不大。
栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，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。
堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。

二、在Ubuntu下操作

首先我们创建并打开一个.c文件

 

 然后我们编译我们写的代码

 

 具体代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//定义全局变量
int init_global_a = 1;
int uninit_global_a;
static int inits_global_b = 2;
static int uninits_global_b;
void output(int a)
{
    printf("hello");
    printf("%d",a);
    printf("\n");
}

int main( )
{   
    //定义局部变量
    int a=2;
    static int inits_local_c=2, uninits_local_c;
    int init_local_d = 1;
    output(a);
    char *p;
    char str[10] = "lyy";
    //定义常量字符串
    char *var1 = "1234567890";
    char *var2 = "qwertyuiop";
    //动态分配
    int *p1=malloc(4);
    int *p2=malloc(4);
    //释放
    free(p1);
    free(p2);
    printf("栈区-变量地址\n");
    printf("                a：%p\n", &a);
    printf("                init_local_d：%p\n", &init_local_d);
    printf("                p：%p\n", &p);
    printf("              str：%p\n", str);
    printf("\n堆区-动态申请地址\n");
    printf("                   %p\n", p1);
    printf("                   %p\n", p2);
    printf("\n全局区-全局变量和静态变量\n");
    printf("\n.bss段\n");
    printf("全局外部无初值 uninit_global_a：%p\n", &uninit_global_a);
    printf("静态外部无初值 uninits_global_b：%p\n", &uninits_global_b);
    printf("静态内部无初值 uninits_local_c：%p\n", &uninits_local_c);
    printf("\n.data段\n");
    printf("全局外部有初值 init_global_a：%p\n", &init_global_a);
    printf("静态外部有初值 inits_global_b：%p\n", &inits_global_b);
    printf("静态内部有初值 inits_local_c：%p\n", &inits_local_c);
    printf("\n文字常量区\n");
    printf("文字常量地址     ：%p\n",var1);
    printf("文字常量地址     ：%p\n",var2);
    printf("\n代码区\n");
    printf("程序区地址       ：%p\n",&main);
    printf("函数地址         ：%p\n",&output);
    return 0;
}

三、在Keil下操作

Keil下操作需要更改以前串口通信的代码

#include "usart.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int init_global_a = 1;
int uninit_global_a;
static int inits_global_b = 2;
static int uninits_global_b;

void output(int a)
{
    printf("hello");
    printf("%d",a);
    printf("\n");
}

int main(void)
{    
    uart_init(115200);    
        while(1)
    {
        //定义局部变量
        int a=2;
        static int inits_local_c=2, uninits_local_c;
        int init_local_d = 1;
        char *p;
        char str[10] = "zls";
        //定义常量字符串
        char *var1 = "1234567890";
        char *var2 = "qwertyuiop";
        //动态分配
        int *p1=malloc(4);
        int *p2=malloc(4);
        output(a);
        //释放
        free(p1);
        free(p2);
        printf("栈区-变量地址\n");
        printf("                a：%p\n", &a);
        printf("                init_local_d：%p\n", &init_local_d);
        printf("                p：%p\n", &p);
        printf("              str：%p\n", str);
        printf("\n堆区-动态申请地址\n");
        printf("                   %p\n", p1);
        printf("                   %p\n", p2);
        printf("\n全局区-全局变量和静态变量\n");
        printf("\n.bss段\n");
        printf("全局外部无初值 uninit_global_a：%p\n", &uninit_global_a);
        printf("静态外部无初值 uninits_global_b：%p\n", &uninits_global_b);
        printf("静态内部无初值 uninits_local_c：%p\n", &uninits_local_c);
        printf("\n.data段\n");
        printf("全局外部有初值 init_global_a：%p\n", &init_global_a);
        printf("静态外部有初值 inits_global_b：%p\n", &inits_global_b);
        printf("静态内部有初值 inits_local_c：%p\n", &inits_local_c);
        printf("\n文字常量区\n");
        printf("文字常量地址     ：%p\n",var1);
        printf("文字常量地址     ：%p\n",var2);
        printf("\n代码区\n");
        printf("程序区地址       ：%p\n",&main);
        printf("函数地址         ：%p\n",&output);
        return 0;
  }
}

 

 STM32 在栈区和堆区的地址值从上往下是变小的，与Ubuntu下刚好相反。

四、心得体会

深入的了解不同的操作系统下内存分配的方式可以有效的减小编程时分配内存不当导致崩溃的错误，重温了曾经学习的堆栈等知识，温故而知新。

五、参考链接

https://blog.csdn.net/qq_46467126/article/details/121875496
https://blog.csdn.net/LaiYiFei25/article/details/121949730?spm=1001.2014.3001.5501