本文要使用到的软件：Ubuntu（X86）、Keil MDK、串口调试助手
本文要使用到硬件：STMF103C8T6、USB转串口、杜邦线若干、LED灯

一、变量存储重温

一般来说C/C++程序占用的内存分为以下几个部分：

1.1 栈

基本内容

栈区由编译器自动分配释放，操作系统自动管理，不需要程序员手动管理。
栈区中的内容只在函数范围内存在，当函数运行结束时，这些内容自动被系统销毁。
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。
栈区与数据结构中的栈是两回事，注意区分。

包含内容

函数的返回地址和参数
临时变量：包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量。

特点

栈内存就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。

1.2 堆

主要内容

堆区，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。
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。

特点

使用堆内存就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

重要函数

获得堆内存：malloc()
动态分配堆内存

原型：extern void *malloc( unsigned int num_bytes)

功能：分配长度为num_bytes字节的内存块

说明：如果分配成功则返回指向被分配内存的指针，否则返回空指针NULL。当内存不再使用时，应使用free()函数将内存块释放。

malloc的语法是：指针名=（数据类型*）malloc（长度）,（数据类型*）表示指针.

1.3全局区（静态区）

主要内容

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和静态变量存放在.data段。
.data段占用可执行文件空间，其内容由程序初始化

1.4文字常量区

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。

1.5程序代码区

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内存分配

2.1 ROM，Read-Only Memory

基本介绍

只读存储器ROM，只能读出而不能写入信息，ROM所存数据通常是装入整机前写入的，信息一旦被写入就固定下来，所有又叫做固定存储器。

特点

ROM只能读出不能写入信息，通常在我们的ROM里固化一个基本输入/输出系统，称为“BIOS（基本输入输出系统）”。完成对各功能模块的初始系统输入/输出的驱动程序。
由于断电后数据不丢失，所以ROM一般作为固件，存放硬件的驱动程序。

区域地址

从0x8000000，大小为0x10000，该片为只读区域，存放代码区和常量区。

2.2 RAM，Random-Access Memory

基本介绍

随机存取存储器，也叫主存，是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写，速度很快，作为操作系统或其他运行中的程序的临时数据存储介质。

特点

容易丢失
它与RAM最大的区别是数据的易失性，当断电时，不能存储数据。
访问速度快
随机存取存储器是所有访问设备写入和读取速度最快的。
随机存取
当需要读取或写入数据时，所需时间与信息所在位置无关，若顺序访问时，所需时间与位置有关。主要用来存放操作系统、应用程序、数据。

区域地址

从0x20000000开始，大小为0x5000，该片区域时可读写区域，存放的是全局（静态）区、堆区和栈区。

三、编程验证

编写程序

#include<stdio.h> //printf函数
#include<stdlib.h> //用于分配堆区
#include<string.h> //用于字符串处理//全局变量
int undef_x;//未初始化的全局变量
int def_global_x=1;//初始化的全局变量
static int undef_y;//未初始化的静态变量
static int def_global_y=2;//初始化的静态变量//常量区
const int undef_z;//const（只读）修饰未初始化全局变量
const int def_global_z=3;//const修饰初始化全局变量int main()
{//栈区int undef_lila;//未初始化的局部变量int def_lila=4;//初始化的局部变量char def_lilgroup[10]="isyuuun";//初始化的局部数组const int undef_lilc;//未初始化的局部只读变量const int def_lilc=5;//初始化的局部只读变量//堆区int *p1=malloc(4);int *p2=malloc(4);//全局区static int undef_lilb;//未初始化的局部静态变量static int def_lilb=6;//初始化的局部静态变量//常量区char *var1="63190703";char *var2="cqjtu";//输出函数printf("\n*****栈区-变量地址*****\n");printf("未初始化局部变量        :0x%p\r\n",&undef_lila);printf("已初始化局部变量          :0x%p\r\n",&def_lila);printf("已初始化局部数组            :0x%p\r\n",def_lilgroup);printf("未初始化局部只读变量       :0x%p\r\n",&undef_lilc);printf("已初始化局部只读变量        :0x%p\r\n",&def_lilc);printf("\n*****堆区-动态申请地址*****\r\n");printf("已初始化局部int型指针变量p1   :0x%p\r\n", p1);printf("已初始化局部int型指针变量p2   :0x%p\r\n", p2);printf("\n*****全局区-变量地址*****\n");printf("未初始化全局变量     :0x%p\r\n",&undef_x);printf("未初始化静态变量     :0x%p\r\n",&undef_y);printf("未初始化只读变量     :0x%p\r\n",&undef_z);printf("已初始化全局变量     :0x%p\r\n",&def_global_x);printf("已初始化静态变量        :0x%p\r\n",&def_global_y);printf("未初始化局部静态变量   :0x%p\r\n",&undef_lilb);printf("已初始化局部静态变量    :0x%p\r\n",&def_lilb);            printf("\n*****常量区地址*****\n");printf("已初始化只读变量         :0x%p\r\n",&def_global_z);printf("已初始化局部指针变量      :0x%p\r\n",var1 );printf("已初始化局部指针变量      :0x%p\r\n",var2 );printf("\n*****代码区地址*****\n");printf("程序代码区main函数入口地址   :0x%p\n", main);free(p1);free(p2);}

3.1 Ubuntu下验证存储

Ubuntu具体编程步骤可看我另一篇博客：点这里
运行后的结果如下图

分析
观察栈区：地址由上到下逐渐增大
观察堆区：地址由上到下逐渐增大
代码区往上每个区相对下面的区地址逐渐增大
栈区相对整体地址最大

3.2 Keil下验证

我们首先生成.HEX文件烧录到STM32F103C8T6芯片中，利用串口传输信息。

工程文件及程序
烧录成功

分析
栈区：从上到下依次减小
堆区：从上到下依次增大
代码区往上每个区相对下面的区地址逐渐增大
栈区相对整体地址最大
符合存储器规律。

四、总结

回顾熟悉内存变量的存储内容以及其相应的特点后，对于我们定义好的变量会有更深刻的理解，内存每个区域的地址值的划分也需要我们了解。

参考文章：
内存分配介绍：https://blog.csdn.net/MQ0522/article/details/114823770
RAM、ROM区别：https://www.php.cn/faq/465507.html
对printf函数重定义：https://blog.csdn.net/sehanlingfeng/article/details/80383117

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