在KEIL下查看单片机编程内存使用情况

截至到目前为止，本人接触单片机也有将近一年的时间。这一年以来也接触过了很具代表性的单片机，比如51、HT32、STM32等等。但是呢对于单片机的内存一直不了解，一直到现在，在一次单片机编程时我用到了malloc函数为指针分配内存空间。不知道为什么内存一直分配不成功。

所以这才去了解单片机的内存。下图是KELI编译成功后的输出信息。

 

在这里，我们先只关心Program Size这一行：

Code：代码指令占用的空间；

RO-data：Read Only Data的缩写。它的意义是只读常量占用的空间，比如const型常量、字符串常量等等；

           RW-data：Read Write Data的缩写。它的意义是可读可写并且已初始化了的遍历所占用的空间，比如全局变量，静 态变量等等；

           ZI-data：Zero Initialize Data的缩写。它的意义是以0初始化的变量，比如未初始化赋值的全局变量、静态变量等等；

而对单片机烧写程序时，FLASH被占用的空间大小为：Code + RO Data + RW Data，但是程序运行时使用到的RAM空间大小为：RW Data + ZI Data。

 

Why?

FALSH中被占用的空间 == 代码指令  + 只读数据值 + 已初始化变量的值。那么为什么程序运行时占用RAM空间大小 == RW Data + ZI Data呢？

我们都知道，在代码运行机制上单片机不同于PC，单片机的程序通常是在FALSH中直接取指执行，而PC是先把程序拷贝到RAM中再取指执行。因此单片机的RAM中不会存在Code拷贝(除非使用特殊方法强行使程序拷贝到了RAM中执行)。另外单片机RAM中也不会存在RO-data拷贝，因为RO-data是只读数据，为了节省RAM空间，这种数据在执行时直接从FLASH中取出使用，无需再复制到RAM。又由于RW Data和ZI Data是可读可写数据，为了供程序运行时正常读写，于是就会被放在单片机的RAM中(单片机的FLASH区不能被程序改写)

那么对于局部变量来说(RW Data和ZI data都是指的是全局变量或者静态变量)，在C语言中全局变量和静态变量在RAM中都有一个特定的地址(存于静态区)，而局部变量没有特定的地址。因此局部变量会被存放于堆栈中，当函数入栈时系统就会在栈顶开辟一段内存供局部变量使用，函数出栈时该内存就会被释放掉(静态局部变量除外)。

那么单片机程序在运行时RAM的使用量就等于RW Data + ZI Data了吗？还有没有其他因素会导致RAM占用变化？

玩过PC的都知道，一个程序在运行时它在内存中的占用情况是会随时改变的，这其中可能有压栈入栈和堆块的申请与释放等事件发生，那么在单片机里难道就没有这样的过程了吗？

其实单片机的RAM中也有堆栈区，因此程序运行时RAM的使用量就不会再等于RW Data + ZI Data了。(STM32的堆栈是存放于SRAM中的)而是等于 RW Data + ZI Data + Stack_Size + Heap_Size；

另外编译器并不会给变量一个内存，而是在内存中为变量指定一个地址，然后让其他变量不会重复指向该地址。在编译时编译器会把变量名用地址替换掉，这样也就达到了“编译器给变量分配了内存”的效果。那么，因为编译器为每个变量分配地址且不会让该地址被占用，由此可知RW Data 和 ZI Data这两块数据在被分配好内存之后一直会处于无法被回收的状态。因此如果没有新的程序烧录至单片机，RW Data + ZI Data区占用的空间是不会变的。

而对于堆栈区，堆栈区的大小是由启动文件确定的。函数入栈、出栈的过程变化的只是区内的数据而不是堆栈区的大小(入栈数量超过了栈区的大小限制则为爆栈)。因此没有新的程序烧录至单片机，堆栈区的大小也不会改变。

结论：ARM单片机中的FLASH占有量 == Code + RO Data + RW Data，程序运行时RAM的占有量 == RW Data + ZI Data + Stack_Size + Heap_Size