- 编写一个C程序,重温全局变量、局部变量、堆、栈等概念,在Ubuntu(x86)系统和STM32(Keil)中分别进行编程、验证(STM32 通过串口printf 信息到上位机串口助手) 。归纳出Ubuntu、stm32下的C程序中堆、栈、全局、局部等变量的分配地址,进行对比分析。
一、C程序的内存分配
分区 | 作用 |
---|---|
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 。它与数据结构中的堆不同,分配方式类似于链表。 |
全局区(静态区)(static) | 全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量、未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。当程序结束后,变量由系统释放 。 |
文字常量区 | 存放常量字符串。当程序结束后,常量字符串由系统释放 。 |
程序代码区 | 存放函数体的二进制代码。 |
存储区图解:
1.1 堆与栈
存储区 | 区别 |
---|---|
堆 | 由系统自动分配。在windows下栈是向底地址扩展的数据结构,是一块连续的内存区域(它的生长方向与内存的生长方向相反)。栈的大小是固定的。如果申请的空间超过栈的剩余空间时,将提示overflow。 |
栈 | 需程序员自己申请(调用malloc,realloc,calloc),并指明大小,并由程序员进行释放。堆是高地址扩展的数据结构(它的生长方向与内存的生长方向相同),是不连续的内存区域。 |
1.2 全局变量与局部变量
变量 | 区别 |
---|---|
全局变量 | 作用域为整个程序,存储在全局数据区中,生命期和主程序一样,随程序的销毁而销毁,在声明后程序的各个部分都可以用到 |
局部变量 | 作用域为当前函数或循环等,存储在栈区,在函数内部或循环内部,随函数的退出或循环退出就不存在了,只能在局部使用,函数内部会优先使用局部变量再使用全局变量。 |
二、Ubuntu和STM32下的输出验证
2.1 Ubuntu
首先创建一个.c文件
gedit test.c
添加如下代码:
#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] = "lmy";
//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;
}
保存退出,编译运行代码。
gcc test.c -o test
./test
2.2 Keil
可用之前串口通信的代码进行修改,修改如下:
main.c
#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;
}
}
编译成功,显示效果如下:
烧录进去,显示效果如下:
三、总结
堆和栈,一般堆是由低地址往上(高地址)增长,栈是由高地址向下(低地址)增长。
四、参考链接
https://blog.csdn.net/m0_58414679/article/details/121979827?spm=1001.2014.3001.5501
https://blog.csdn.net/xinghuanmeiying/article/details/89385093