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单片机栈溢出 深入理解单片机内存 什么是堆?栈是什么?

小编 2024-10-12 设计与开发 23 0

深入理解单片机内存 什么是堆?栈是什么?

堆栈这两个词我们经常会遇到,面试官也特别喜欢问这个问题,堆栈是什么呢,今天我们来学习下单片机内存的相关知识。

堆(heap):

堆是用于存放程序运行过程中需要动态分配的内存段,它的大小并不是一定的,而是伸缩可变的,随着应用程序的需要而扩张或缩小。

当我们在代码里使用malloc等函数分配内存时,新分配的内存就被动态添加到堆上,这个时候堆会扩张。

当我们使用完毕,用free等函数释放内存时,被释放的内存从堆中被剔除(堆会缩减)。

栈(stack):

栈,又常称为堆栈,用来存放函数中定义的局部变量。

栈有一个特性,就是FIFO,就是先进先出的特点。这样的特点非常方便用来保存函数调用的上下文(这里建议大家学一点汇编),函数调用的时候,系统会将当前函数的各个寄存器R0-R11保存起来,然后加载调用函数的栈,待函数返回后,再将这个堆栈恢复出来。

这个时候你就可以理解,为什么有时候递归调用的时候容易堆栈溢出,因为函数一直没有返回,系统就会一直向堆栈里保存当前函数的上下文,超出了堆栈的大小,就会产生内存溢出的故障。

现在我们来做一个面试题:

1、单片机的静态变量存放在哪里?全局变量存放在哪里?局部变量又是存放在哪里?

小伙伴们,秀出你的答案吧,别忘了关注哦,下节我们讲bss、data、text段 的涵义

我在学单片机时在堆栈遇到的问题

大家好我是小火,想学习单片机的同学可以关注、私信我或者在评论区回复我要入门。玩单片机的朋友都应该都听说过堆栈。堆和栈实际上是完全不同的两个概念。比较通俗的理解就是,堆是由程序自己操作,栈由编译器操作。一般在操作系统中,内存是由程序自己动态分配和回收的。这部分内存就是堆。我们写的临时变量通常是编译器在编译的时候自动分配的。这个内存就是栈。

堆栈对于我来说就像和看到指针一样,看到这哥俩我就会感到头莫名的疼。但是用汇编进行开发的朋友肯定对它不会陌生,因为汇编要经常出栈进栈,像我这种使用C语言的部分开发者对它就不熟悉。我就在堆栈这里遇到了问题。虽然之前听说过堆栈,大概知道在哪里进行操作,但也是一直停留在理论上的知道,没有意识到它的重要性然后进行实际去学习操作,因为之前写的项目代码量相对比较小,变量没出现溢出栈。这次写了一个数据量很大的程序,然后出现了问题,我才意识到堆栈的重要性和自己的知识不足的问题。

堆栈发生问题时会产生很多奇怪的问题,我就说说我看到的一些现象。堆栈溢出后,程序和参数就会完全乱了套,出现程序重启或者系统崩溃。我当时是在对GSM模块通信进行调试的时候,在处理数据的时候使用了很多sprintf标准函数。就出现了通讯故障、断线或数据乱码等问题,由于自己对标准功能不熟悉。在一些处理上使用不合理。整个项目进行得磕磕绊绊。我觉得一定是某个地方出现了问题导致不稳定,自己的逻辑上没有错,找不到问题解决不了让我一度很沮丧。经过反复的测试后来我发现一个现象,两个连续的 for 循环,第一个运行正常然后第二个跳到第一个for循环中途就出现了重启。程序在这里就崩溃了。看到了问题就好处理了,经过观察我发现是指针乱序了,我意识到了可能是堆栈出现了问题。我把栈变大了,问题就得到了解决。

接下来说说我在哪里修改的。其实STM32中只修改了两个值,一个是stack_size的大小,一个是heap_size的大小。

遇到问题一定要多测试观察才能找到其中的问题,自身的知识要储备好,遇到问题才不会手忙脚乱

本期先分享到这里,想要学习单片机编程的同学可以持续关注小火,回复“我要入门”,与我们一起成长,喜欢的可以点个赞关注我们!

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