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单片机开发中堆栈的选择-深圳单片机开发公司
点击次数:120次        更新时间:2018-09-28

单片机开发设计中,堆(heap)栈(stack)是C语言编程的两个基本概念。深圳单片机开发方案公司英锐恩就堆栈两者的概念及特点进行解析。堆栈都是基本的数据结构,栈更为简单一些。栈是系统提供的功能,快速高效但是有限制、数据不灵活;而堆是函数库提供的功能,灵活方便、数据适用面广泛但是效率有一定降低。

在具体的单片机芯片C语言编程框架中,这两个概念并不是并行的。对底层机器代码的研究可以揭示,栈是机器系统提供的数据结构,而堆则是单片机芯片C语言函数库提供的。具体地说,现代计算机(串行执行机制),都直接在代码底层支持栈的数据结构。这体现在,有专门的寄存器指向栈所在的地址,有专门的机器指令完成数据入栈出栈的操作。

单片机芯片中栈的特点是效率高,支持的数据有限,一般是整数,指针,浮点数等系统直接支持的数据类型,并不直接支持其他的数据结构。因为栈的这种特点,对栈的使用在程序中是非常频繁的。对子程序的调用就是直接利用栈完成的。机器的call指令里隐含了把返回地址推入栈,然后跳转至子程序地址的操作,而子程序中的ret指令则隐含从堆栈中弹出返回地址并跳转之的操作。C语言中的自动变量是直接利用栈的例子,这也就是为什么当函数返回时,该函数的自动变量自动失效的原因。

和栈不同,单片机芯片中堆的数据结构并不是由系统(无论是机器系统还是操作系统)支持的,而是由函数库提供的。基本的malloc/realloc/free函数维护了一套内部的堆数据结构。当程序使用这些函数去获得新的内存空间时,这套函数首先试图从内部堆中寻找可用的内存空间,如果没有可以使用的内存空间,则试图利用系统调用来动态增加程序数据段的内存大小,新分配得到的空间首先被组织进内部堆中去,然后再以适当空 间时,这套函数首先试图从内部堆中寻找可用的内存空间,如果没有可以使用的内存空间,则试图利用系统调用来动态增加程序数据段的内存大小,新分配得到的空 间首先被组织进内部堆中去,然后再以适当的处理(比如和其他空闲空间合并成更大的空闲空间),以更适合下一次内存分配申请。

深圳单片机开发方案公司英锐恩推出的单片机芯片C语言编程中采用的栈Stack,由系统提供功能,快速高效,可处理的中断源最高可以达到8级。

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