静态堆栈和动态堆栈在内存管理上有什么区别？

Question

1. 静态存储区域的大小在执行期间保持不变，但动态栈会随着激活记录的推入和弹出而增长和缩小。
2. 在静态栈中，存储需求在执行前已知，但在动态栈中，栈帧的大小和结构在编译时已知，但实际内容和分配时间直到运行时才知道。

还有什么其他的差异，并且有人可以帮我提供一段代码片段吗？ 谢谢。

- Hunterr

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你的问题并不清楚。 - user3344003

静态栈和动态栈的区别，不涉及数据结构，而是关于内存管理。 - Hunterr

猜测问题的一部分是，您所说的“静态堆栈”是什么意思？ - user3344003

Answer 1

我能够提供一些见解，因为我目前正在开发一种使用静态栈的系统。

由于您提到了堆栈帧，您必须知道堆栈用于在进入更深层次的子程序时跟踪上下文。仅明确提及这一点是因为它与下一段相关。

通常，堆栈和堆被视为动态的，这意味着它们可以扩展其大小 - 通常使用类似于malloc()等的内存管理来完成。这里展示了经典的图示（左面板）。正如您在中间面板中看到的那样，堆栈以井然有序的方式增长和缩小，因为内存只能在底部分配或释放。另一方面，堆可以在内部任何地方看到内存被分配/释放。当两个区域相遇时会发生冲突 - 这将导致一个大问题，因为无法调用更多的子例程。此外，很难预测这种情况何时会发生。

如果您想避免这种问题（例如在安全关键应用中），您可以选择禁止在堆栈+堆中使用动态内存。当您有信心您的程序永远不会超过特定深度的子例程调用时（例如没有递归，或递归被限制），使用静态堆栈是一个好的选择。使用静态堆栈也简化了实现，这是您在裸机应用程序中可能会关注的。

以下代码是如何在启动代码中实现静态堆栈的小例子：

//*****************************************************************************
//
// Reserve space for the system stack.
//
//*****************************************************************************
__attribute__ ((section(".stack")))
static uint32_t g_pui32Stack[1024];

section属性允许您使用链接脚本在内存中定位堆栈：

ENTRY(Reset_Handler)

MEMORY
{
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x0000C000, LENGTH = 960K
    SRAM (rwx) : ORIGIN = 0x10000000, LENGTH = 384K
}

SECTIONS
{
    .text :
    {
        /* This is where executable code gets stored */
    } > FLASH

    /* User stack section initialized by startup code. */
    .stack (NOLOAD):
    {
        . = ALIGN(8);
        *(.stack)
        *(.stack*)
        . = ALIGN(8);
    } > SRAM

    .data :
    {
        /* This is where global/static initialized variables are stored */
    } > SRAM AT>FLASH

    .bss :
    {
        /* This is where global/static 0-filled variables are stored */
    } > SRAM

    .heap (COPY):
    {
        /* This is where dynamically allocated storage could be used */
    } > SRAM
}

您可以看到，在这种情况下，堆栈不会位于堆的旁边...静态堆栈可以放在任何地方，因为假设您永远不会超出其边界。

- oclyke