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C语言程序编译后内存地址的分配

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文章目录
一、C程序内存分配1、各变量分配地址2、内存分配图解
二、在ubuntu系统中验证1、验证程序2、编写代码2、运行代码3、结果分析
三、在stm32系统中进行验证1、全局变量和局部变量2、静态变量和指针
四、总结


一、C程序内存分配
1、各变量分配地址

C语言在内存中一共分为如下几个区域,分别是:


1、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。
2、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。
3、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 。
4、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 。
5、程序代码区
存放函数体的二进制代码。


2、内存分配图解


二、在ubuntu系统中验证

要求:
重温C语言程序里全局变量、局部变量、堆、栈等概念,并在ubuntu系统中编程,输出信息进行验证。


参考:
1、C/C++程序内存的各种变量存储区域和各个区域详解
2、C语言中,局部变量、全局变量、静态变量、堆、栈的内存地址
3、C语言中关键字volatile追根问底


1、验证程序

#include
#include
//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("
");
}

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
");
printf(" a:%p
", &a);
printf(" init_local_d:%p
", &init_local_d);
printf(" p:%p
", &p);
printf(" str:%p
", str);
printf("
堆区-动态申请地址
");
printf(" %p
", p1);
printf(" %p
", p2);
printf("
全局区-全局变量和静态变量
");
printf("
.bss段
");
printf("全局外部无初值 uninit_global_a:%p
", &uninit_global_a);
printf("静态外部无初值 uninits_global_b:%p
", &uninits_global_b);
printf("静态内部无初值 uninits_local_c:%p
", &uninits_local_c);
printf("
.data段
");
printf("全局外部有初值 init_global_a:%p
", &init_global_a);
printf("静态外部有初值 inits_global_b:%p
", &inits_global_b);
printf("静态内部有初值 inits_local_c:%p
", &inits_local_c);
printf("
文字常量区
");
printf("文字常量地址 :%p
",var1);
printf("文字常量地址 :%p
",var2);
printf("
代码区
");
printf("程序区地址 :%p
",&main);
printf("函数地址 :%p
",&output);
return 0;
}

2、编写代码

在ubuntu系统命令行创建目录用于保存文件

写入代码


2、运行代码

编译并运行代码

运行结果


3、结果分析

由运行结果可知,在ubuntu系统中栈区和堆区的地址值从上到下,依次增大。


三、在stm32系统中进行验证

要求:
1、重温C语言程序里全局变量、局部变量、堆、栈等概念,在Keil中针对stm32系统进行编程,调试变量,进行验证; 通过串口输出信息到上位机,进行验证。


2、归纳出stm32的堆、栈、全局变量的分配地址,与ARM教材中的地址分配进行对比。


参考:
1、【IoT】STM32 内存分配详解
2、基于STM32分析栈、堆、全局区、常量区、代码区、RAM、ROM
3、STM32 KEIL下的堆栈设置


1、全局变量和局部变量

(1)本部分代码使用野火stm32f103指南者资料中的串口通信模板,找到并打开工程文件


(2)把其中main.c程序改为如下:


#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"

char global1[16];
char global2[16];
char global3[16];

int main(void)
{
char part1[16];
char part2[16];
char part3[16];

USART_Config();

printf("part1: 0x%p
", part1);
printf("part2: 0x%p
", part2);
printf("part3: 0x%p
", part3);

printf("global1: 0x%p
", global1);
printf("global2: 0x%p
", global2);
printf("global3: 0x%p
", global3);
while(1)
{

}
}

该代码分别在stm32中定义了全局变量和局部变量,并把它们的地址返回给windows。
(3)生成hex文件后,烧录到stm32中


(4)打开串口调试助手,点击打开串口,就可以看到如下结果。

由结果可知,在stm32系统中,C程序的局部变量储存到了栈中,地址依次减小;全局变量储存到了静态区,地址依次增加。


2、静态变量和指针

(1)把main.c函数改为如下


#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_usart.h"
#include

int main(void)
{
static char st1[16];
static char st2[16];
static char st3[16];
char *p1;
char *p2;
char *p3;


USART_Config();

printf("st1: 0x%p
", st1);
printf("st2: 0x%p
", st2);
printf("st3: 0x%p
", st3);

p1 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);
p2 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);
p3 = (char *)malloc(sizeof(char) * 16);

printf("p1: 0x%p
", p1);
printf("p2: 0x%p
", p2);
printf("p3: 0x%p
", p3);
while(1)
{

}
}


此代码定义了静态变量和指针。
(2)同样把生成的.hex文件烧录到stm32中,打开串口调试助手,看到输出结果如下。

由结果可知,静态变量储存到了静态区,地址依次增加;指针储存到了堆中,地址依次增加。


四、总结

在Ubuntu系统中,栈区和堆区的地址值都是从上到下增长的;在stm32系统中,栈区的地址值是从上到下减小的,堆区则是从上到下增长的。



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