STM32全局变量占用程序存储空间吗？

全局变量是否占用最终程序的存储空间，这个问题其实早在我们学习C语言的时候就已经告诉我们答案了。我隐约记得初学C语言的时候，书本上告诉我们：

全局自动变量——保存在读写数据段

全局静态变量——保存在读写数据段

全局常量——保存在只读数据段

局部自动变量——保存在栈空间里的

而我们在做单片机程序的时候，由于都是用的C编程，所以数据的存储也是一样的。上面的读写数据段在单片机里就是RW-data段，上面的只读数据段在单片机里就是RO-data，还有一个零初始化数据段ZI-data段（由此可见，RW-data加上ZI-data就是总共要分配的RAM空间大小），最后一个Code段就不用介绍了，大家都明白。

那么究竟一个STM32程序编译链接完成后的BIN文件大小到底跟所申请的全局变量有没有关系呢？答案是无关！最终生成的BIN文件大小只与程序的代码段（Code段）和只读数据段（RO-data）有关，即BIN文件大小=Code段+RO-data段。

为了验证这一点，我特地拿正点原子战舰开发板的案例《实验48 串口IAP实验》来给大家演示，证明目标代码的大小与程序中所申请的全局变量大小无关。选择正点原子的这个案例有两个原因：1.本人目前正在学习STM32 IAP编程；2.该例程中分配了一个全局变量u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]，USART_REC_LEN的长度为55K，几乎占用了80%的SRAM空间，对本文的论点起着典范作用。

首先我们不对工程进行修改，如下图：



编译链接后，生成的目标代码结果如下：



可以看到，Program Size: Code=19208 RO-data=3036 RW-data=64 ZI-data=62400

得出ROM=21.7K
RAM=61K

我们再将USART_REC_LEN宏的长度修改为55，空间大大缩小，如下图：



编译链接后，目标代码大小如下：



可以看到Program Size: Code=19208 RO-data=3036 RW-data=64 ZI-data=6136

得到ROM=21.7K
RAM=6K

而两次编译后，我们到工程目录下找到IAP.BIN文件，查看该文件的大小，都是21.7K，如下图：





由此可见，目标代码的大小与程序中所申请的全局变量大小无关，而只与代码段（Code段）和只读数据段（RO-data段）有关，而全局变量的大小只会影响到占用SRAM的大小。那么既然最终的目标代码大小跟全局变量的大小无关，是不是目标代码就一点也不包含全局变量了呢？呵呵，如果不包含全局变量，那程序运行的时候就不知道全局变量在哪里啦！当然会包含全局变量啦，只是不是包含它们的存储空间，而是包含他们分配空间的信息，比如该全局变量的起始地址、空间大小、是否要用0初始化等信息，这样就只会占用目标代码非常少的空间。那全局变量又是在什么时候分配的呢？全局变量的分配是在程序复位中断执行后，进入main函数之前分配的。那么全局变量又是由谁来分配的呢？全局变量的分配工作在你的用户程序中是看不到的，它们是有开发环境提供的C运行时库提供的代码，是由链接器把他们嵌入到你的用户代码里的。

现在，对于变量的空间分配，你是不是更了解了一些呢？

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5月11日修改：

后来在阿莫电子论坛（http://www.amobbs.com）上有人看了本片文章后提出了反对意见，告诉我说FLASH空间=Code + RO Data + RW Data。为了验证这一点，我做了一个小测试，发现果然如上所说。验证试验如下：

建立一个最简单的工程，如下图：



main.c源码如下：

unsigned char var[1024]={

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

"ffffffffffffffff"

};

int _main(void)

{

unsigned char i;

while(1)

{

i = var[0];

i++;

}

}

工程中只有1个main.c文件，该文件也很简单，就1个全局变量unsigned char var[1024]，和一个_main函数。这里用_main而不用main是因为main函数会让链接器自动添加C库函数启动代码，而C库函数启动代码又会对全局数据进行压缩处理，这样就会是我们最终得到的BIN文件缩水，所以我这里使用_main函数就不会自动链接C库函数启动代码了。对工程的设置如下：

分散加载文件使用自己编写的sct文件：



别忘了设置程序入口点，这里设置_mian为程序入口点，防止编译产生警告。

bin文件格式转换设置：



工程设置完毕后，编译、链接，最终结果如下图：



可以看到Code代码段占用16字节，只读数据段RO Data为0字节，读写数据段RW Data为1024字节。这是我们找到生成的test.bin文件查看其大小刚好为1040字节=Code(16) + RO Data(0) + RW Data(1024)，如下图：



本来我以为数组中的字符串“ffffffffffffffff”.....都是常量，照理说应该将它们划分到RO Data段的，可是MDK刚好跟我想的相反，把他们的大小规划到RW Data段了，而RO Data段则不包括它们的大小。

如果将原来的全局变量改成const类型，那么很容易想到，RO Data就变为1024字节，而RW Data就变为0字节，如下图：



所以最终得出结论，最终占用FLASH空间大小的因素是由Code、RO Data、RW Data这三个空间决定的，一般情况下，是小于等于Code+RO Data+RW Data，因为C库函数启动代码会对数据进行压缩处理。

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