编译结果中代码与数据的存储的理解

最近在优化一个项目，想要尽可能地压缩代码，腾出空间写新的业务逻辑。看多了.map文件，有了一些新的理解。我用的编译器是IAR，可能编译出来的.map文件跟keil不一样，但是原理应该是一致的。

先说一些基本的概念。

程序编译后，主要分成三大部分。text,data,bss。

text就是编译后的代码

data就是变量，全局变量，局部的静态变量，而且还是有初始值的，亦即是是初始值不是0。至于为啥要单独存储全局变量和局部的静态变量待会说。

bss也是变量，也是全局变量，局部的静态变量，但是是没有初始值的，亦即是初始值是0。

放几张.map文件的图来看一下。

 

可以看出来，.intvec也就是中断向量表，被放在了flash的起始地址，这个是M3内核决定的。

.text也就是代码，kind里也写着了，ro code。只读代码。很重要的信息是size 和object。object告诉你是哪个源文件，size告诉你多大。有了这两个信息，我们就可以知道代码中有哪个源文件占用空间多，可以定点打击，专门优化。

.data的kind是inited，已经初始化了，而且放的位置是RAM。

bss类型是zero，也可以认为是没有初始值，也放在RAM里。

为啥编译出来的结果，要单独为了全局变量和局部的静态变量专门弄两个段呢。你想啊，全局变量和局部静态变量，是不会因为函数的结束而被会回收的，也就是说RAM里必须有一段空间是要用来存储全局变量和静态变量的，并且在程序运行期间，这些变量的地址不会改的。所以早早地在编译的时候，就确定这些变量存储在RAM的哪个位置也是合理的，可以认为编译代码的时候，遇到全局变量和静态变量，直接就可以用确定的地址，而不是动态分配的地址。

但是我们知道RAM是掉电不保存数据的，那些有初始值的变量（.data里的变量）他们的值是如何事先存储到RAM中的呢。

我在map里找到这个，可以看到在存放.text的段里有一个叫Initializer bytes 类型是只读常量，地址是0x57f6，属于flash的范围。并且注明了，for P2-1。而P2-1刚好就是存储.data的段。不言而喻，这些有初始值的变量，初始值被安排存储在flash中，在上电后才拷贝到RAM中。

在map中的text段中，我还发现了rodata。类型是常量，按理说这些也是变量，但是并没有被安排放在RAM里，而是被安排在flash中。我想，正是因为是const的，只读，所以安排在可读可写的RAM中占用空间实在浪费。比如说你定义了一个const类型的数组，它就被安排在了flash中。

最后想说的是堆heap和栈stack。

栈用在什么地方呢，比方说你在函数里定义的局部变量，它就是从栈里申请的，可以理解为往栈里PUSH数据，在函数执行完毕后，这些局部变量都要被销毁，这个时候从栈里POP出来就好了。正因如此，局部变量的地址都是动态变化的。栈还用在保存上下文，比如说函数调用的时候，就要保存此时的上下文，把断点和寄存器都入栈保存，然后跳转到调用函数，执行完函数后，就要把栈里的上下文给POP出来，恢复调用前的状态，继续执行代码。执行中断的时候也一样。

堆呢，堆是由用户来分配和销毁的。最常见的就是mallco和free。你mallco一块空间，只要你不调用free这段空间都是不会被销毁重新利用的。

那堆和栈放在哪呢。

还是看map，可以看到CSTACK也就是栈，和HEAP都被安排在RAM里。

由于我没有给HEAP分配的大小为0，所以编译器没有为HEAP分配空间。这个CSTACK的位置刚好就是在.data和.bss之后。Ram中地址从小到大放置的依次是.data .bss CSTACK。

在IAR里，是可以设置堆和栈的大小的。当然这个大小不能超过芯片RAM，编译器也会检查的，它会计算编译后的.data .bss的大小加起来，再加上你的定的堆和栈，一共多大，是否超过了RAM的大小。

最后说一点开发经验，你可以把栈定的很小，比如说只有1k。编译器能检查栈是否太大，但是不能检查是否太小。栈定小了，会怎么样呢。上面说了，栈用在局部变量和上下文切换。如果定得小了，我遇见过这样的情况，你在一个函数里定义了局部变量，经过一些计算给局部变量赋值了，然后你调用另外一个函数，函数后返回，你发现局部变量的值意外改变了，变成0了。原因就跟你把一个8位大小的变量累加到超过255，它就要变回0一样。栈也有一个指针，栈太小，指针指到末尾后再入栈，必然要覆盖原来有效的数据。编译器在编译的时候是没办法帮你发现这种问题的。