浅谈C语言内存分区和STM32存储器分配

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);

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*/);

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  //用于字符串处理
#include //用于printf打印
#include  //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("
栈区-变量地址
");
printf("未初始化局部变量 :0x%p
",&mq1);
printf("未初始化局部指针变量:0x%p
",&mq2);
printf("已初始化局部变量:0x%p
",&mq3);
printf("已初始化局部数组:0x%p
", qq );

printf("未初始化局部只读变量 :0x%p
",&mq4);
printf("已初始化局部只读变量:0x%p
",&mq5);

printf("
堆区-动态申请地址
");
printf("已初始化局部int型指针变量p1   :0x%p
", p1);
printf("已初始化局部int型指针变量p2   :0x%p
", p2);

printf("
全局区-变量地址
");
printf("未初始化全局变量 :0x%p
",&q1);
printf("未初始化静态变量:0x%p
",&q2);
printf("未初始化只读变量:0x%p
",&q3);

printf("已初始化全局变量 :0x%p
",&m1);
printf("已初始化静态变量:0x%p
",&m2);

printf("未初始化局部静态变量 :0x%p
",&mp1);
printf("已初始化局部静态变量 :0x%p
",&mp2);

printf("
常量区地址
");
printf("已初始化只读变量  :0x%p
",&m3);
printf("已初始化局部指针变量  :0x%p
",vv );
printf("已初始化局部指针变量  :0x%p
",mq );

printf("
代码区地址
");
printf("程序代码区main函数入口地址:0x%p
", main);

led485_flicker();
delay_ms(1000);

free(p1);
free(p2);        
}
}

审核编辑：黄飞