谈51单片机内存优化

Keil C51内存分配与优化分类：C/C++单片机 2012-01-06 19:10 272人阅读评论(0) 收藏举报C51的内存分配不同于一般的PC，内存空间有限，采用覆盖和共享技术。

在Keil编译器中，经过编译后，会形成一个M51文件，在其内部可以详细的看到内存的分配情况。

C51内存常见的两个误区：（1）变量超过128字节后必须用COMPACT模式。

其实，只要不超过256字节，都可以用SMALL模式（2）内部RAM，128字节以上的是SFR用，不给程序用。

其实，由于C51寻址的不同，高128字节也可以用来存储变量，虽与SFR地址相同，但寻址的方式不同。

下面通过几个程序来看内存的分配。

******************************************************************************* //程序1：#include <reg51.h>void main(){}Program Size: data=9.0 xdata=0 code=16TYPE BASE LENGTH RELOCATION SEGMENT NAME-----------------------------------------------------* * * * * * * D A T A M E M O R Y * * * * * * *REG 0000H 0008H ABSOLUTE "REG BANK 0"IDATA 0008H 0001H UNIT ?STACK******************************************************************************* 从上面可以看到，即使程序内部无任何变量和函数data也会为9.0。

这9个字节内存分别为R0-R8和一个堆栈指针（C51的堆栈是“grow up”，即使堆栈中没有内容，也会有一个栈底指针）。

data区中由于R0-R8占有8个存储空间，因此data区最大为120字节（栈在所有的变量空间之后），如果超过120个字节则由idata显式的指定为间接寻址。

对于整个内部256字节的RAM，在极端的情况下，最大的变量为247字节。

当定义全局变量时******************************************************************************* //程序2：#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a;uint b;void main(){}Program Size: data=12.0 xdata=0 code=16TYPE BASE LENGTH RELOCATION SEGMENT NAME-----------------------------------------------------* * * * * * * D A T A M E M O R Y * * * * * * *REG 0000H 0008H ABSOLUTE "REG BANK 0"DATA 0008H 0003H UNIT ?DT?MAINIDATA 000BH 0001H UNIT ?STACK* * * * * * * C O D E M E M O R Y * * * * * * *CODE 0000H 0003H ABSOLUTECODE 0003H 000CH UNIT ?C_C51STARTUPCODE 000FH 0001H UNIT ?PR?MAIN?MAIN******************************************************************************* 存在全局变量时，根据全局变量的类型分配相应的存储空间。

看下面的程序*****************************************************************//程序3：#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a;uint b;uint sum(uint c){uint d;d = c;return d;}void main()Program Size: data=12.0 xdata=0 code=17TYPE BASE LENGTH RELOCATION SEGMENT NAME-----------------------------------------------------* * * * * * * D A T A M E M O R Y * * * * * * *REG 0000H 0008H ABSOLUTE "REG BANK 0"DATA 0008H 0003H UNIT ?DT?MAINIDATA 000BH 0001H UNIT ?STACK* * * * * * * C O D E M E M O R Y * * * * * * *CODE 0000H 0003H ABSOLUTECODE 0003H 000CH UNIT ?C_C51STARTUPCODE 000FH 000CH UNIT ?PR?MAIN?MAINCODE 001BH 0001H UNIT ?PR?_SUM?MAIN********************************************************************与上面的程序想比较，发现内存并没有任何的变化。

看下面的程序*************************************************************************** //程序4：#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a;uint b;uint sum(uint c){uint d;d = c;return d;}void main(){b = sum(5);Program Size: data=12.0 xdata=0 code=28TYPE BASE LENGTH RELOCATION SEGMENT NAME-----------------------------------------------------* * * * * * * D A T A M E M O R Y * * * * * * *REG 0000H 0008H ABSOLUTE "REG BANK 0"DATA 0008H 0003H UNIT ?DT?MAINIDATA 000BH 0001H UNIT ?STACK* * * * * * * C O D E M E M O R Y * * * * * * *CODE 0000H 0003H ABSOLUTECODE 0003H 000CH UNIT ?C_C51STARTUPCODE 000FH 000CH UNIT ?PR?MAIN?MAINCODE 001BH 0001H UNIT ?PR?_SUM?MAIN****************************************************************************这与上面的内存使用相同，在这个程序中通过反汇编，查看编译后的汇编程序可以发现，参数的传递通过通用寄存器完成，没有占用新的内存。

编译器将其优化的通用寄存器（寄存器一般传递3个参数，超过3个参数时，多余的参数通过分配空间地址的方式来访问。

但是分配的内存空间包含了寄存器传递的3个参数在内的所有参数的空间。

详见《Parameter And Local Variable 》和《Parameter and Register》）和栈中（程序7），但是如果参数或局部变量过多，则情况就完全不同（程序6）。

再看下面的程序*******************************************************************//程序5#include<reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar a;uint b;uint sum(uint c){uint d;}void main()}Program Size: data=16.0 xdata=0 code=21TYPE BASE LENGTH RELOCATION SEGMENT NAME-----------------------------------------------------* * * * * * * D A T A M E M O R Y * * * * * * *REG 0000H 0008H ABSOLUTE "REG BANK 0"DATA 0008H 0004H UNIT ?DT?_SUM?MAINDATA 000CH 0003H UNIT ?DT?MAINIDATA 000FH 0001H UNIT ?STACK* * * * * * * C O D E M E M O R Y * * * * * * *CODE 0000H 0003H ABSOLUTECODE 0003H 000CH UNIT ?C_C51STARTUPCODE 000FH 0005H UNIT ?PR?_SUM?MAINCODE 0014H 0001H UNIT ?PR?MAIN?MAIN******************************************************************同样的程序，内部RAM的使用情况又发生了变化。

函数未被调用，且参数与局部变量都没有使用。

源文件经过编译后形成obj文件，各个obj文件就是一个模块，每个模块中都含有代码段和数据段，也就是，代码在ROM占有多少CODE空间，数据在RAM里占用多少空间等信息。

obj(lib)文件然后经过l51.exe(bl51.exe),就是说把可执行代码模块根据连接定位参数地址上连接在一起();数据段也连接在一起,在ram空间中分配.对ram空间的分配中就有一个连接过程"覆盖分析".调用一个c函数,就会为这个函数所使用的ram空间进行分配(一些局部变量),这个函数返回时再回收分配给他的ram空间,根据函数互相之间的调用前后关系,编译器就可以时实的知道ram空间的使用情况(其中就存在一个函数重入的问题),作为连接时ram空间分配的参数. 如果源文件中的函数(模块)从来没有被任何函数显示的调用(所谓非显示调用就是这段代码,连接器目前还不知道这段代码什么时候会被调用或是否会被调用), 连接时就会为它分配永远有效的ram空间(就象全局变量),不会被回收。