接觸了兩年多時間的單片機編程本人對關(guān)于單片機程序內(nèi)存如何耗費的問題一直懵懵懂懂，直到在近日看到某篇有關(guān)于MDK?MAP文件介紹的帖子后才有種醍醐灌頂?shù)母杏X，這里我將分享在此之上的觀點與見解以供大家討論學(xué)習(xí)。

大家都知道ARM單片機的內(nèi)部存儲空間極其匱乏無論是從Flash還是RAM上，每每給單片機機編程都有一種惜字如金的感覺，工程師們一般會在容量有限的情況下規(guī)范其編程習(xí)慣簡化代碼避免冗余，那么首先我們?nèi)绾沃赖某绦蛳螺d到單片機上到底占用了多少Flash程序運行又會使用多少RAM？

首先上一張圖：

該圖是KEIL編譯某個單片機程序后生成的構(gòu)建信息，這里我們只關(guān)注其中的Program Size信息。

Program Size其意義是編譯后生成的代碼大小單位是字節(jié)，Program Size的大小有四大決定因素：Code，RO-data，RW-data，ZI-data 。

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Code　　：意義是代碼指令占用的空間;

RO-data? ：是Read Only?Data的縮寫，意義是只讀常量占用的空間。如const型常量，常量字符串等等;

RW-data ：是Read Write?Data的縮寫，意義是可讀可寫的已初始化 了的變量占用的空間。如全局變量，靜態(tài)變量等等;

ZI-data　：是Zero?Initialize??Data的縮寫，意義是以0初始化的變量。如未初始化賦值的全局變量，靜態(tài)變量等等;

綜上來說?燒寫的時候是FLASH中的被占用的空間大小為：Code?+?RO?Data?+?RW?Data，而程序運行的時候數(shù)據(jù)使用到的RAM的空間大小為：RW?Data?+?ZI?Data。

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Why？

FLASH中的被占用的空間很好理解，就是等于代碼指令+只讀數(shù)據(jù)的值+已初始化變量的值。那么運行時數(shù)據(jù)占用RAM空間大小==RW?Data?+?ZI?Data又作何理解？

我們都知道，在代碼運行機制上單片機不同于PC，單片機的程序通常是在FLASH中直接取指執(zhí)行，而PC是先把程序拷貝到RAM中再取指執(zhí)行。

由上說明單片機的RAM中至少不會存在Code拷貝(除非使用了特殊方法強行使程序拷貝到了RAM中執(zhí)行，本貼不討論此情況)，

其次，單片機RAM中也不會存在RO-data拷貝，因為RO-data是只讀數(shù)據(jù)，為了節(jié)省RAM空間，這種數(shù)據(jù)在執(zhí)行時直接從FLASH中取出使用，無需再復(fù)制到RAM。

那么剩下的?RW?Data?+?ZI?Data由于是可讀可寫的數(shù)據(jù)，為了能夠供程序運行時正常讀寫，于是就會被放在單片機的RAM中（單片機的FLASH區(qū)不能被程序改寫）。

有人可能會問RW-data?與ZI-data都是指的全局變量或者靜態(tài)變量，那么程序中的局部變量去了哪兒?這里就要向大家澄清一個事實，在C或C++中全局變量或?靜態(tài)變量在RAM中都有一個特定地址（存在于靜態(tài)區(qū)），而局部變量卻沒有特定的地址

因為局部變量存在于棧中（存在于堆棧區(qū)），當(dāng)函數(shù)入棧時系統(tǒng)就會在棧頂之上開辟一段內(nèi)存供給局部變量使用，當(dāng)函數(shù)出棧時該內(nèi)存就會被釋放掉。

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那么單片機在程序運行時RAM的使用量就等于RW?Data?+?ZI?Data了嗎，還有沒有其他因素會導(dǎo)致RAM占用變化？

玩過PC的都知道，一個程序在運行時它在內(nèi)存中的占用情況是會隨時改變的，這其中可能有壓棧入棧和堆塊的申請與釋放等事件發(fā)生，那么在單片機里難道就沒有這樣的過程了嗎？答案都是否定的。

單片機的RAM中也有堆棧區(qū)，那么程序運行時RAM的使用量就不會再等于RW?Data?+?ZI?Data了，因為程序的堆棧區(qū)也是一段具體的內(nèi)存，那么堆棧區(qū)的內(nèi)存占用又有多大？

堆棧區(qū)大小的查詢方法，這里以STM32F1系列作為介紹，以航跡雲(yún)STF1驅(qū)動集合庫中的startup_stm32f10x_hd.s啟動文件為例：

(看不清圖片的朋友們，請右鍵查看圖片)

圖中有個Stack_Size（棧大小）與Heap_Size（堆大小）定義，這兩十六進制的數(shù)值之和就是你的單片機運行時RAM中的堆棧字節(jié)大小，其他單片機平臺的堆棧大小查詢方法請自行百度。

以上可以得出，一個arm架構(gòu)的單片機的程序在運行時將會占用到的RAM空間等于 RW?Data?+?ZI?Data +?Stack_Size + Heap_Size；

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那么在程序運行時還有沒有其他因素會導(dǎo)致RAM被使用的空間發(fā)生變化？

在回答這個問題之前，我們先來討論何為 “在編譯時編譯器會為一個變量分配一段內(nèi)存” ？玩過匯編的都知道編譯器并不會給變量一個內(nèi)存，?而是編譯器在內(nèi)存中為變量指定了一個地址而已，然后讓其他變量不會重復(fù)指向該地址，在編譯時編譯器會把變量名由地址替換掉，這樣就達到了貌似"編譯器給變量分配了內(nèi)存"?的效果。

因為編譯器為每個變量分配地址且不會讓該地址被占用，由此得知RW?Data?+?ZI?Data這兩塊數(shù)據(jù)在被分配好內(nèi)存之后會一直處于無法被回收的狀態(tài)，根據(jù)認知科學(xué)一一無法回收==占用，所以RAM中的RW?Data?+?ZI?Data區(qū)就會一直處于占用狀態(tài)，如果沒有新的程序燒錄進來RW?Data?+?ZI?Data區(qū)占用的空間是不會變的。

那么堆棧區(qū)就更不用說了，堆棧區(qū)的大小是由單片機的啟動文件中Stack_Size?與?Heap_Size確定的，函數(shù)入棧出棧變的只是堆棧區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)而不是變化堆棧區(qū)大小（?注：如果函數(shù)入棧的數(shù)量超出了堆棧區(qū)的大小限制則為爆棧），如果沒有新的程序燒錄進來Stack_Size?+ Heap_Size區(qū)占用的空間也是不會變的。

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結(jié)論：ARM單片機中的FLASH的占用量取決于Code?+?RO?Data?+?RW?Data，程序運行時RAM的占用量取決于?RW?Data?+?ZI?Data +?Stack_Size + Heap_Size且在程序運行過程中該占用量幾乎不變；?

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這是我的第一篇博客，以上皆為個人愚解，如有不周歡迎斧正。

?2017/9/11　　航跡雲(yún)　

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Contrail/p/7502066.html

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【KEIL·单片机·扫盲贴】关于ARM单片机程序内存使用情况的细致讨论。的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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