在STM32嵌入式中C/C++语言对栈空间的使用

像STM32这样的微控制器在进入main函数之前需要对栈进行初始化。可以说栈是C语言运行时的必要条件。我们知道栈实际上是一块内存空间，那么这块空间都用来存储什么呢？有什么办法能够优化栈空间的使用？

栈空间保存的内容

栈是一个先入后出的数据结构，是用来保存数据用的，在C语言中，需要提供一块栈空间用于C语言的运行，而且在STM32的寄存器中有个专门的寄存器SP指向当前的栈顶地址。那么C语言都用栈空间保存什么？

C语言使用栈空间存储一些函数运行时需要的内容，包括：

1. 函数的返回地址，当函数执行完毕，需要返回原函数时，就会将此地址出栈并赋值给PC寄存器，从而返回原函数继续执行。
2. 保存必要的寄存器内容。当函数跳转时，或者进入中断子函数时，需要对原函数所使用的寄存器内容进行保存（不一定是对所有的寄存器进行保存，这个由编译器决定，只保存在子函数中需要用到的寄存器，比如子函数中用到了寄存器R4和R5，那么就需要在进入子函数前先进原函数使用的R4和R5寄存器内容压入栈中），当子函数执行完，重新返回原函数时，能够将栈空间里保存的内容重新恢复到寄存器中，继续执行原函数的内容。
3. 结构体、数组、联合体，这些类型的局部变量，还有c++里的类，这些类型的局部变量一般不会放在寄存器中，而是在栈空间中。
   4 整型或者浮点型的局部变量，也有可能分配到栈空间上。一般整型和浮点型会分配到寄存器中，这样其读写速度会比较快，但是当变量过多，造成寄存器不够用的时候，就会将一部分整型或者浮点型的局部变量分配到栈空间中。
   5 一些函数的参数也可能通过栈进行传递，这和参数的类型、大小和顺序有关，比如当传递的参数个数超过5个时，就会将部分参数通过栈进行传递。

有一些要注意：

1. 可变长度的数组是分配到堆上的，不在栈上。
2. 当开启编译器的优化时，有些优化策略会自动的引入新的临时变量来保存一些中间结果，编译器会先尝试将这些临时变量分配给寄存器，如果寄存器不够时，就会将其放在栈上。

优化栈空间的使用

栈空间一般都是在RAM中的，而在微控制器中，RAM一般都比较小，如果栈空间过大的话，能够使用的RAM就会减少，因此有时希望能够减小栈空间使用，其方法如下：

1. 减少函数中局部变量的个数。
2. 避免在局部变量中使用大数组或者大的结构体，因为这些变量会在栈上占用比较大的空间。
   3 避免使用递归算法，因为递归函数是函数的嵌套，每次嵌套都需要将一部分寄存器的值保存到栈中，增加了栈的使用。
   4 使用C语言的块作用域，只在需要的地方声明变量，这样当程序退出当前块的时候，就会回收这个块内局部变量，能够重复利用栈的空间。