C语言的堆栈和单片机里的堆栈的联系和区别

51系列单片机的堆栈与通用微机中的堆栈有何异同?~

通用微机用一特定区域来做堆栈，而51的堆栈是不固定的。复位时SP指向07H，在通用寄存器内，所以要给SP重新赋值。

首先，你要明白一个概念，指针，是做什么的？答案是，指针，是指向地址的。
程序指针，指向的空间，在物理上是Flash，在逻辑上，就是代码空间。比如说51单片机的PC指针，指向的就是Flash,即程序下一步要执行的指令的地址。

数据指针，指向的空间，在物理上有Flash和RAM，在逻辑上是Flash里的常数空间和数据空间，注意，是对于单片机来说，对于我们的电脑，常数空间不是在Flash上。
比如说51单片机的DPTR，如果用MOVC A,@A+DPTR，此时，就是指向常数空间，如果用
MOVX A,@A+DPTR就是指向的数据空间。

堆栈指针，指向的空间，在物理上是RAM，在逻辑上，就是数据空间，是特定的数据空间，堆栈是数据空间中单独划分出来，专门用于寄存中间结果的内存空间。

数据指针和堆栈指针主要有两个区别：
一是数据指针可以指向Flash，即可以指向常数，比如说我们定义一个数组 unsigned char code Table[99]，此时，就是DPTR可以指向常数空间。堆栈指针是不可以的，只能是指向RAM。

第二个区别，堆栈指针指向的是特定的数据空间，这个特定的数据空间，是从整个数据空间里划分出来，专门用于作堆栈用的，堆栈区间一旦划分出来，堆栈指针在规则上，就只能在这个范围内活动，如果出了这个范围，可能导致整个程序的崩溃。而数据指针在规则上，可以指向整个数据空间，但是，可以读堆栈空间，不应该去修改，否则也可能导致程序的崩溃。

堆栈在C语言中的定义(单片机的中堆栈相当于栈）

在计机领域，堆栈是一个不容忽视的概念，我们编写的C语言程序基本上都要用到。但对于很多的初学着来说，堆栈是一个很模糊的概念。堆栈：一种数据结构、一个在程序运行时用于存放的地方，这可能是很多初学者的认识，因为我曾经就是这么想的和汇编语言中的堆栈一词混为一谈。我身边的一些编程的朋友以及在网上看帖遇到的朋友中有好多也说不清堆栈，所以我想有必要给大家分享一下我对堆栈的看法，有说的不对的地方请朋友们不吝赐教，这对于大家学习会有很大帮助。

首先了解下计算机C语言中各个变量的存放区域：

代码区（CODE）：
存放函数代码；
静态数据区（DATA）：
存放全局变理/静态变量；

堆区（HEAP）： 是自由存储区，存放动态数据，像new,malloc()申请的空间就是堆区的；

栈区（STACK）： 存放临时/局部变量。

数据结构的栈和堆

首先在数据结构上要知道堆栈，尽管我们这么称呼它，但实际上堆栈是两种数据结构：堆和栈。

堆和栈都是一种数据项按序排列的数据结构。

栈就像装数据的桶或箱子

我们先从大家比较熟悉的栈说起吧，它是一种具有后进先出性质的数据结构，也就是说后存放的先取，先存放的后取。这就如同我们要取出放在箱子里面底下的东西（放入的比较早的物体），我们首先要移开压在它上面的物体（放入的比较晚的物体）。

堆像一棵倒过来的树

而堆就不同了，堆是一种经过排序的树形数据结构，每个结点都有一个值。通常我们所说的堆的数据结构，是指二叉堆。堆的特点是根结点的值最小（或最大），且根结点的两个子树也是一个堆。由于堆的这个特性，常用来实现优先队列，堆的存取是随意，这就如同我们在图书馆的书架上取书，虽然书的摆放是有顺序的，但是我们想取任意一本时不必像栈一样，先取出前面所有的书，书架这种机制不同于箱子，我们可以直接取出我们想要的书。

内存分配中的栈和堆

然而我要说的重点并不在这，我要说的堆和栈并不是数据结构的堆和栈，之所以要说数据结构的堆和栈是为了和后面我要说的堆区和栈区区别开来，请大家一定要注意。

下面就说说C语言程序内存分配中的堆和栈，这里有必要把内存分配也提一下，大家不要嫌我啰嗦，一般情况下程序存放在Rom或Flash中，运行时需要拷到内存中执行，内存会分别存储不同的信息，如下图所示：

内存中的栈区处于相对较高的地址以地址的增长方向为上的话，栈地址是向下增长的。

栈中分配局部变量空间，堆区是向上增长的用于分配程序员申请的内存空间。另外还有静态区是分配静态变量，全局变量空间的；只读区是分配常量和程序代码空间的；以及其他一些分区。

来看一个网上很流行的经典例子：

main.cpp
int a = 0; 全局初始化区
char *p1; 全局未初始化区
main()
{
int b;
栈
char s[] = "abc"; 栈
char *p2; 栈
char *p3 = "123456";
123456\0在常量区，p3在栈上。
static int c =0； 全局（静态）初始化区
p1 = (char
*)malloc(10); 堆
p2 = (char *)malloc(20); 堆
}

0.申请方式和回收方式不同

不知道你是否有点明白了，堆和栈的第一个区别就是申请方式不同：栈（英文名称是stack）是系统自动分配空间的，例如我们定义一个 char a；系统会自动在栈上为其开辟空间。而堆（英文名称是heap）则是程序员根据需要自己申请的空间，例如malloc（10）；开辟十个字节的空间。由于栈上的空间是自动分配自动回收的，所以栈上的数据的生存周期只是在函数的运行过程中，运行后就释放掉，不可以再访问。而堆上的数据只要程序员不释放空间，就一直可以访问到，不过缺点是一旦忘记释放会造成内存泄露。还有其他的一些区别我认为网上的朋友总结的不错这里转述一下：

1.申请后系统的响应

栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆。

结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大小，这样，代码中的
delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

也就是说堆会在申请后还要做一些后续的工作这就会引出申请效率的问题。

2.申请效率的比较

根据第0点和第1点可知。

栈：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

堆：是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。

3.申请大小的限制

栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在
WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。

4.堆和栈中的存储内容

由于栈的大小有限，所以用子函数还是有物理意义的，而不仅仅是逻辑意义。

栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中函数调用后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

关于存储内容还可以参考这道题。这道题还涉及到局部变量的存活期。

5.存取效率的比较

char s1[] = "aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2 = "bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；放在栈中。
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；放在堆中。
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
void
main()
{
char a = 1;
char c[] = "1234567890";
char *p
="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10: a =
c[1];
00401067 8A 4D F1 mov cl,byte ptr [ebp-0Fh]
0040106A 88 4D FC mov
byte ptr [ebp-4],cl
11: a = p[1];
0040106D 8B 55 EC mov edx,dword ptr
[ebp-14h]
00401070 8A 42 01 mov al,byte ptr [edx+1]
00401073 88 45 FC mov
byte ptr [ebp-4],al

关于堆和栈区别的比喻

堆和栈的区别可以引用一位前辈的比喻来看出：

使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。

使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。比喻很形象，说的很通俗易懂，不知道你是否有点收获

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阳新县13462238175： 我经常听说堆栈堆栈什么的,到堆栈和C语言有啥关系?？
邬欧盐酸： 堆栈和C语言没啥关系,所谓的堆栈,就是一个存储器,符合数据后进先出原则.C语言可以直接进行堆栈的操作,没有其它联系

阳新县13462238175： 单片机种堆栈的作用,为什么搞个堆栈SP放那呢 - ？
邬欧盐酸： 希望对你有帮助!别老说“堆栈堆栈”的,堆是堆,栈是栈,二者完全不是一个概念. SP是51单片机的栈指针,用于为程序的运行提供并维护栈(也就是通用的先进先出队列).51单片机的栈是向上生长的,所以一般连接器会在分配完所有的RAM块后将SP放在地址最高处.由于SP是个“指针”,所以栈操作都是间接寻址的. 对于C语言编程的用户而言,几乎不涉及到对SP的操作.

阳新县13462238175： C语言与单片机二者间的关系 - ？
邬欧盐酸： 单片机可以认为是缩水版的PC,有处理器(cpu) 内存(ram) 硬盘(rom),只是规模小点,能够执行8031的指令集,而PC是8086指令集 c是一种标准语言,用来描述程序的运行过程 他们本没什么联系,但是通过编译器可以将标准的语言变成CPU可执行的2进制码,这可就是是他们的联系 tc2 能生成DOS 下用的2进制程序 51单片机要用 keil生成

阳新县13462238175： 单片机与C语言之间联系? - ？
邬欧盐酸： 1、单片机的c是继承了标准c的绝大部分的特性,基本语法相同,但其本身又在特定的硬件 结构上又有所扩展如keywords:sbit,data,idata,pdata,xdata,code等等... 2、应用单片机的c更要注重对系统资源的理解,因为单片机的系统资源相对pc来说很贫乏, 对于每一个ram,rom中的byte都要充分利用,可以多看看编译生成的.m51文件来了解自己程 序中利用资源的情况. 3、对于程序上应用的各种算法要精简,不要对系统构成过重的负担.尽量少用浮点运算, 可以用unsigned型数据的就不要用有符号型数据,尽量避免多字节的乘除运算,多使用移位 运算等等. 其实还有很多的,因为你没有奖励分数,我就总结的回答了

阳新县13462238175： 单片机 c语言 函数局部变量是否需要入栈? - ？
邬欧盐酸： 局部变量空间,就是堆栈空间,也就是栈空间.从局部变量声明的时候,它就在堆栈空间了,而不是调用函数的时候,才让它入栈的. 堆和栈是两码事情,通常我们所说的堆栈,是指栈. 堆,是一种结构,是从全局区,分配一段区间,然后由一种内存分配算法进行管理. 另外,还有一个区,是常量区.

阳新县13462238175： 单片机C语言编程中,怎样用C语言实现高效易用的堆栈? - ？
邬欧盐酸： keil的堆栈是不需要自己分配的. 使用keil编程时,keil有个startup.a51文件,该文件会和你的源程序一起编译生成目标代码,该startup.a51中有一条语句MOV SP,#?STACK-1用来进行堆栈分配,而?STACK作为一个变量,其值是编译器根据你的程序自动决定的; 所以,使用keil编程不需要理会堆栈的. by the way:你可以参照keil下自带的一些例子,这些例子在..\keil\c51\examples下

阳新县13462238175： 51单片机用keil的变量堆栈 - ？
邬欧盐酸： 尽管51可以通过栈操作的方式传递变量,但在通过C语言编译产生的代码当中,压栈和出栈操作更多的是用于保护操作,防止子程序调用造成一些寄存器的误修改.而局部变量则尽可能使用访问速度最快的或执行代码最少的内部RAM,比如工作...

阳新县13462238175： 单片机和C语言编程学习之间有什么联系呢? - ？
邬欧盐酸： 单片机是一种小型计算机,而C语言是是一种计算机语言.计算机通过执行程序来读懂人类的控制指令.学习单片机,就是让单片机智能化,能按照人的意志执行指令,如关窗或者开窗等动作.在控制单片机执行动作时,人需要通过编写C程序来让计算机执行动作. 综上,C语言是人与单片机等计算机进行交流的工具.

阳新县13462238175： 数据结构的堆栈,和内存空间的堆栈有什么区别和关系吗?? - ？
邬欧盐酸： 数据结构中的一般称“栈(stack)”,是一种后进先出的数据结构.它是一种概念,或者说是一种逻辑技术,与语言、平台无关.内存管理中的“堆栈”其实是分为堆(...

阳新县13462238175： 堆栈和PSW的寄存器组之间有什么关系 本人初学单片机 求教 谢谢 - ？
邬欧盐酸： 如果把堆栈SP设置为大于1FH的数,那么堆栈和PSW的寄存器组就没有任何关系.初始化的时候SP = 07H,通过PSW来选择寄存器组的时候,寄存器R0 - R7的地址可以为00H - 07H;08H - 0FH;10H - 17H;18H - 1FH,所以初始化之后,堆栈默认是占用了寄存器组1、2、3