Question

我正在为内存非常有限的微处理器编程设计，我必须在不同的功能中使用“大量”内存。我不能有一个大的堆栈段，堆段，数据段，我必须选择哪个做大，哪个做小。我总共大约32KB，

我对文本段使用大约20KB，其余为12KB。我需要一个4KB的缓冲区来传递给不同的函数（SPI Flash扇区大小）。应该在哪里初始化那个大缓冲区？

所以我的选择是：

1）如果我在函数开头声明缓冲区，那么堆栈需要变大

spiflash_read(...)
{
  u8 buffer[4096]; // allocated on stack 
  syscall_read_spi(buffer,...)
}

2）动态分配，堆需要变大

spiflash_read(...)
{
  u8 *buffer = (u8*) malloc(4096); // allocated in heap
  syscall_read_spi(buffer,...)
}

3）静态分配，巨大的不足，不能在“SPI库”之外使用。

static u8 buffer[4096]; // allocated in data section.

spiflash_read(...)
{
  syscall_read_spi(buffer,...)
}

我的问题是实施此设计的最佳方式是哪种？有人可以解释一下推理吗？

Answer 1

静态分配始终是运行时安全的，因为如果内存不足，链接器将在生成时告诉您，而不是代码在运行时崩溃。但是，除非在执行期间永久性地需要内存，否则它可能会浪费，因为分配的内存不能重复用于多种用途，除非您以这种方式显式编码。

动态内存分配是运行时可检查的 - 如果用完了堆，malloc（）会返回一个空指针。但是，您需要测试返回值，并根据需要释放内存。动态内存块通常是4或8字节对齐，并且承载堆管理数据开销，这使得它们对于非常小的分配而言效率低。此外，频繁分配和释放大量不同的块大小会导致堆碎片和内存浪费 - 对于“永远在线”的应用程序来说，这可能是灾难性的。如果您从未打算释放内存，并且它将始终被分配，并且您知道 apriori 您需要多少，那么您可能会更好地使用静态分配。如果您有库源，则可以修改malloc以立即暂停内存分配失败，以避免必须检查每个分配。如果分配大小通常具有几个常见大小，则固定块分配器而不是标准malloc（）可能更可取。它更具确定性，您可以实施使用情况监控，以帮助优化每个大小的块大小和数量。

堆栈分配是最有效的，因为它会根据需要自动获取并返回内存。但是它也很少或没有运行时检查支持。通常，当发生堆栈溢出时，代码将无法确定地失败 - 并且不一定在根本原因附近。一些链接器可以生成堆栈分析输出，该输出将通过调用树计算最坏情况的堆栈使用情况;你应该使用它，如果你有这个设施，但请记住，如果你有一个多线程系统，将有多个堆栈，你需要检查每个的入口点的最坏情况。此外，lonker不会分析中断堆栈的使用情况，您的系统可能有一个单独的中断堆栈，或者共享系统堆栈。

我要解决这个问题的方法当然不是在堆栈上放置大型数组或对象，而是遵循以下过程：

使用链接器堆栈分析来计算最坏情况的堆栈使用情况，必要时允许为ISR添加额外的堆栈。分配那么多堆栈。
静态分配执行期间所需的所有对象。
使用链接映射来确定剩余的内存量，将几乎所有内存分配给堆（您的链接器或链接器脚本可以自动执行此操作，但如果您必须明确设置堆大小，请保留一些未使用的内容，否则每次添加新的静态对象或扩展堆栈时，都必须调整堆的大小。从堆中分配所有大型临时对象，并保持静默释放分配的内存。

如果您的库包含堆诊断功能，您可以在代码中使用它们来监视堆使用情况，以检查您与耗尽的距离。

链接器分析“最坏情况”可能会更大，你在实践中看到的 - 最糟糕的情况是我永远不会被执行的路径。您可以使用特定字节（例如0xEE）或模式预填充堆栈，然后在进行大量测试和操作后，检查“高潮”标记并以此方式优化堆栈。谨慎使用这种技术;您的测试可能无法涵盖所有可预见的情况。

Answer 2

这取决于你是否需要一直缓冲。如果90％的工作都花在了缓冲区上，那么我会把它放在数据段

中

如果对于给定的函数只是瞬时需要，那么将它放在堆栈上。这样做很便宜，意味着你可以重复使用这个空间。这意味着你必须有一个大堆栈

否则将它放在堆上。

如果您受此内存限制，您应该对内存消耗进行详细分析。一旦你变得那么小，你就不能把它当作'普通'来对待，把它扔在OS /运行时，开发。我见过嵌入式开发商店，不允许进行任何动态内存分配;每件事都是预先计算并静态分配的。虽然它们可能具有多用途存储区（例如，通用IO缓冲区）。回到我的COBOL时代，这是你工作的唯一方式（今天的年轻人......，发牢骚，发牢骚......）

Answer 3

传统的答案是，您应该对运行时进行装配，以便堆栈和堆相互增长。这允许你忽略哪一个需要“更大”，只是担心如果你没有分配足够的空间TOTAL会发生什么。

Answer 4

问题是，你真的需要一次读取4096个字节吗？

如果您的数据对象较小，则只能读取必要的大小。

即使您只能擦除4kb页面，也不需要将完整的块缓存在RAM中，因为缓存它，擦除然后重写它是个坏主意。

通常情况下，如果第一页已满，您可以将所需数据以小块的形式复制到新页面，如果第二页已满，则再次删除第一页。

当其中一个操作正在运行时，这也是安全的，同时断电。

我应该使堆栈段大还是堆段大？

4 个答案: