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[跟我學(xué)嵌入式開(kāi)發(fā)] 堆和棧

作者： 時(shí)間：2016-11-28 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏


圖 3
對(duì)于堆我們已經(jīng)知道了必須調(diào)用相應(yīng)的API來(lái)分配內(nèi)存，那從棧空間分配內(nèi)存也需要調(diào)用API嗎？答案是通常不需要，為什么是通常？因?yàn)椋谟械钠脚_(tái)上（Linux上就是）提供?？臻g的分配API，即這種API被調(diào)用時(shí)，是從調(diào)用任務(wù)的?？臻g中分配內(nèi)存的。對(duì)于這一功能，在嵌入式系統(tǒng)中使用得非常的少，我也不建議大家使用。對(duì)于下面的代碼，mem_main、mem_foo和mem_bar的大小是4K字節(jié)（假設(shè)int類型的大小是4字節(jié)），這些內(nèi)存就是自動(dòng)（注意是自動(dòng)）分配在運(yùn)行任務(wù)的棧上的。我們假設(shè)某個(gè)任務(wù)當(dāng)前所使用的棧是零字節(jié)，當(dāng)這一任務(wù)運(yùn)行到main中且沒(méi)有進(jìn)入foo ()時(shí)，其所占用的空間大小是大約4K字節(jié)，之所以用大約這個(gè)詞，是因?yàn)楹瘮?shù)的調(diào)用還有其它的棧開(kāi)銷(xiāo)。一旦任務(wù)運(yùn)行進(jìn)入foo ()函數(shù)但沒(méi)有進(jìn)入bar ()函數(shù)，那么所占用的棧的大小就變?yōu)榇蠹s8K字節(jié)。同樣的，如果程序運(yùn)行進(jìn)入bar ()函數(shù)，那么所占用的棧空間大約就是12K字節(jié)了。
00001:voidbar()
00002:{
00003:intmem_bar[1024];
00004:// application logic
00005:}
00006:
00007:voidfoo()
00008:{
00009:intmem_foo[1024];
00010:bar();
00011:}
00012:
00013:intmain()
00014:{
00015:intmem_main[1024];
00016:foo();
00017:return 0;
00018:}

如果程序繼續(xù)運(yùn)行，從bar ()函數(shù)返回到foo ()函數(shù)中，那么其所占用的棧空間就從大約12K字節(jié)變成了大約8K字節(jié)了。相類似的是，如果程序從foo ()函數(shù)中返回到main ()函數(shù)，那么所占用的?？臻g又變?yōu)榇蠹s4K字節(jié)了。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，由于任務(wù)棧通常都比較的小，那這告訴我們什么呢？我想有以下幾點(diǎn)需要注意。
1）函數(shù)的調(diào)用深度越是深，由于每一級(jí)的函數(shù)通常都會(huì)有局部變量，那么所使用的棧空間也會(huì)累積得越大。
2）遞歸調(diào)用需要的?？臻g會(huì)相對(duì)的大（視具體的情況），在嵌入式系統(tǒng)中也建議少用。
3）我們應(yīng)當(dāng)盡可能的不要在函數(shù)中定義占用內(nèi)存空間較大的局部變量。

下面，我們總結(jié)一下堆與棧的區(qū)別，它們是：
1）堆是大家共享的。任務(wù)可以通過(guò)調(diào)用API來(lái)從堆中分配內(nèi)存空間。
2）棧是任務(wù)所獨(dú)有的。在嵌入式系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)任務(wù)創(chuàng)建起來(lái)后其?？臻g的大小往往是定了的。函數(shù)中的局部變量是由編程語(yǔ)言自動(dòng)從棧上分配的，我們不需要調(diào)用API進(jìn)行空間分配。

最后我有一個(gè)問(wèn)題留給讀者您，這個(gè)問(wèn)題是：
前面的講解中，我們說(shuō)任務(wù)的棧是由操作系統(tǒng)的任務(wù)創(chuàng)建API從堆中分配出來(lái)的，那棧是否也可以位于.data段或是.bss段中呢？為什么？

答案
由于堆從本質(zhì)上說(shuō)來(lái)就是一塊內(nèi)存，由于在C語(yǔ)言中一塊內(nèi)存可以從堆中分配，也可以從.data段或是.bss段中分配。因此，任務(wù)的棧也是可以從這三塊內(nèi)存中分配獲得，也就是說(shuō)最終的答案是：可以。

你或許還想看一看《程序中的段》。

如果你覺(jué)得本文的哪些地方需要改進(jìn)或是存在一些不明白的地方，請(qǐng)留言。如果你想?yún)⑴c討論嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相關(guān)的話題，請(qǐng)加入技術(shù)圈（g.51cto.com/UltraEmbedded）。
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