C语言之内存 - 教程

C语言程序需要载入内存才可以运行，其不同的数据保存在不同的区域。所使用的内存可以分为两类：

• 静态存储区
• 动态存储区
  具体内存存储区如下图所示：
  

静态存储区

静态存储区分为三类：

• 只读信息区(RO Data)
• 已初始化读写数据区（RW Data）
• 未初始化读写数据区（BSS）
  此三类存储区都是在软件编译-链接阶段确定，运行过程中是不会变化的，只有当脚本退出的时候，静态存储区的内存才会被系统收回。

动态存储区

在C语言中动态存储区主要分为三类：

• 栈内存：由编译器管理
• 堆内存：程序调用函数来分配
  它们都是程序运行过程中动态分配的。栈内存如下所示。
  
  目前常见的体系结构和编译系统中，栈大多都是向下增长的。在初始阶段，栈指针是指向栈区间的上界，随着栈使用量的增加，栈指针的值向低地址移动，即栈指针的值将变小。

ARM体系Cortex-M架构的栈方向

调试查看SP指针验证

通过在线调试单片机查看SP指针验证栈生长方向。

实现过程：在调试模式下，通过单步调试进入子函数时观察栈指针变化，来判断栈生长的方向。

• 开始进入main函数时，SP指针地址是0x20002400
  
• 进入testStackDirOne函数后，发现SP栈指针的值为0x200023F0
  -
• 依据上述图说明：单片机在进入测试函数入栈后，SP栈指针的值是减少的，因此得出结论是向下的。就是单片机栈方向

利用变量地址验证

编写一个递归函数判断两次局部变量指针的值来判断栈生长方向。

static int stackDir = 0;
static void testStackDir(void)
{
static char *addr = NULL;
// 通过该参数地址判断，因为每次调用该函数时
// 该变量都要使用SP栈指针分配内存在栈上
char dummy;
if(addr == NULL)
{
addr = &dummy;
testStackDir();
}else{
if(&dummy > addr)
{
stackDir = 1;
}else{
stackDir = -1;
}
}
}
int main(void)
{
testStackDir();
if(stackDir == 1)
{
printf("stack growth upward");
}else{
printf("stack growth downward");
}
}

总结

本篇文件详细地讲了C语言内存方面的知识以及栈的基本常识。