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程序本身如何知道自身大小?这是鸡生蛋还是蛋生鸡的问题
鱼鹰谈单片机 | 2021-01-10 11:20:56    阅读:519   发布文章

有些情况下,我们可能需要知道程序本身占用的空间大小,一般来说,我们可以从编译结果中看到我们的程序到底有多大(不包含 ZI-data 部分):

8.png

还可以通过生成的bin文件大小来查看,这个 bin 文件就是不需要经过任何转化直接烧录到 flash 的数据,当然它也不包含 ZI-data,因为它初始化全是 0,只需要在程序开始时清零即可(该工作由库函数自动帮你完成),没必要保存到 flash中浪费空间。

7.png

Bin 文件生成方法(fromelf --bin !L --output hello.bin):

6.png

我们可以看一看这些数据的空间分布:

5.png

一般来说,const 声明的函数将放在 RO-data 区。全局(或局部静态)未进行初始化(或初始化为0)的变量放在 ZI-data 区,当然栈(stack)也会放在 ZI-data。

MDK的编译器为我们提供了一些内置变量,这些变量是由编译链接之后自动生成的,我们可以直接在程序中获取,那么有哪些变量,又该如何获取呢?

据鱼鹰了解,MDK 内置了如下变量(有些变量在有些情况下表示相同值):

Image$$ER_IROM1$$Base;

Image$$ER_IROM1$$Limit;

Image$$ER_IROM1$$Length;   // 获取总大小

Load$$LR$$LR_IROM1$$Limit; // 这个和上面的效果一样

Image$$ER_IROM1$$RO$$Limit;  // 这个和上面的效果一样

Image$$RW_IRAM1$$Base;

Image$$RW_IRAM1$$Limit;

Image$$RW_IRAM1$$Length;

Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Base;

Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit;

Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Length;

Image$$ER_IROM1$$Length 对应于 Code + RO Data 的大小,而 base 和 limit 为这段空间的起始和结束地址。

Image$$RW_IRAM1$$Length 对应于 RW-Data 的大小,而 base 和 limit 为这段空间的起始和结束地址。

Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Length 对应于 ZI-Data(包括STACK) 的大小,而 base 和 limit 为这段空间的起始和结束地址。

那么我们该如何使用这些变量呢?下面鱼鹰提供C语言和汇编两个版本:

// C语言

extern int Image$$ER_IROM1$$Base;

unsigned int base = (uint32_t)&Image$$ER_IROM1$$Base

; 汇编  

IMPORT |Image$$ER_IROM1$$RO$$Base|

IMPORT |Image$$ER_IROM1$$RO$$Limit|

IMPORT |Image$$RW_IRAM1$$RW$$Base|

IMPORT |Image$$RW_IRAM1$$RW$$Limit|

IMPORT |Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Base|

IMPORT |Image$$RW_IRAM1$$ZI$$Limit|

首先使用 extern 关键声明这个外部变量,int 类型。

但是你通过它的使用方式你会发现,这个变量是不可以直接使用的,需要把对它进行取地址,而它的地址才是你想要的数据。

事实上,这些内置变量本身是不占用空间的的,和用户声明的变量是不同的。

我们可以这样理解,这些变量存放在某个地址空间,这个地址就是它要表示的值(含义),但因为它的特殊性,所以它不占用空间,只能采用取地址的方式获取它代表的值。

通过这些内置变量,原本我们计算 Code + RO-data + RW-Data 的值就可以得到 bin 文件的大小,但当你查看 bin 文件大小之后,你会发现 bin 文件小于该值,这是怎么回事?

通过分析 map 文件我们可以看到如下信息:

4.png

你会发现,实际的bin文件包含的 RW 数据大小并不是 372,而是 56,也就是说,有一部分数据并没有被包含进 bin 文件用于拷贝(可能和 RW 的数据有部分初始值为 0 有关而被压缩了)。

具体原因,鱼鹰也没搞懂,但是按照之前的变量来看,我们无法准确获得 bin 文件的大小,只能说获取到一个比 bin 文件大小稍大的数字。

原本以为鱼鹰不可能获得准确的 bin 文件大小了,一个偶然的map文件查看,让鱼鹰看到了这么个变量:

3.png

好奇的鱼鹰对它进行了比较深入的研究,发现我需要的bin文件(程序)大小就隐藏在这里。

通过分析,鱼鹰发现这个地址包含的8个数据含义如下:

2.png1.png

通过图中数据,减去flash 的基地址,我们就可以获取到 0x2FE8,即我们 bin 文件实际大小。

而另外两个函数地址,原本鱼鹰并不知道这些值是干什么用的,还是通过分析 map 文件,才最终确认是两个函数的地址,至于到底干什么用的,鱼鹰就不是很清楚的,不过看名字也知道应该和变量初始化有关系。

以上就是鱼鹰分享的关于程序本身获取自身大小的知识点,至于你用这些数据干啥用那就是你的事情了。

原本鱼鹰是准备获取到bin的大小后通过指定地址的方式在bin文件最后放一些数据的,但是这就真的变成鸡生蛋蛋生鸡的问题了,看来通过内置变量的方式是不行了,不知道各位道友有没有好的方法让编译器自动在 bin 文件的后面添加想要的数据呢(非第三方工具)?

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