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[嵌入式]Ubuntu和STM32下C程序的地址分配(全局变量、局部变量、堆、栈)

一、C程序的内存分配

对应C程序而言,不同类型的变量因为功能和用法不同,所以被分配在不同的区域里面

存放区域存放内容特点
栈区局部变量值、返回值、参数由编译器自动分配释放,具有 “后进先出” 的内存结构
堆区程序运行中动态分配内存的数据堆在内存中位于 BSS 区和栈区之间,
静态区全局变量 / 静态变量初始化的全局变量和静态变量在一块区域(RW),未初始化的全局变量和静态变量在相邻的另一块区域(ZI)
常量区全局变量 / 局部变量的值常量字符串也是放在这里的,退出程序由系统自动释放
代码二进制代码存放函数体的二进制代码

在这里插入图片描述
由图可见,内存存放的顺序为:栈区-> 堆区 -> 全局区 -> 代码区

二、分别通过Ubuntu和STM32程序输出验证

1.Ubuntu下输出地址验证

  • 在Ubuntu中打开控制终端,输入gedit test.c命令创建工程

  • 在工程文件中输入以下代码

 #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;
}
  • 保存文件后,输入gcc test.c -o test命令编译文件,然后输入./test命令进行运行
    运行后输出以下结果:
    在这里插入图片描述

由输出结果可以看出,Ubuntu下栈区和堆区的地址都是逐步增大的

2.STM32下输出地址验证

  • 建立工程,在工程文件里面进行修改
    打开 bsp_usart.h 文件,并且将两个头文件stdio.hstdlib.hinclude进去
    在这里插入图片描述

然后打开 bsp_usart.c 文件,找到fputc函数并改写
在这里插入图片描述

int fputc(int ch, FILE *f)
{
	USART_SendData(DEBUG_USARTx, (uint8_t)ch);
	while(USART_GetFlagStatus(DEBUG_USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
	return (ch);
}

最后修改main.c文件

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"  //添加 bsp_usart.h 头文件

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)
{	
	//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] = "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);
	USART_Config();//串口初始化
	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;
}
  • 编译运行程序,并烧录到芯片
    在这里插入图片描述
  • 打开串口调试助手,输出显示
    在这里插入图片描述
    由串口输出可以看到,STM32下栈区和堆区的变量地址都是从低到高增大的

三、总结

本次验证实验主要是帮助了解C程序的内存分配存放问题,通过Ubuntu和STM32的不同环境下进行验证,对堆、栈、全局变量、局部变量的地址进行了初步的了解。通过此次实验,有帮助于了解C程序的变量存放问题。

四、参考资料

基于ubuntu,树莓派和stm32的C程序的内存分配问题
C程序在 Ubuntu 和 STM32 中内存分区【全局变量、局部变量、堆、栈】

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加:2021-12-23 15:54:31  更:2021-12-23 15:54:53 
 
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