一、前言

最近在研究面向对象编程，在多个结构体内定义了数组，最终在main函数一起定义结构体对象的时候程序崩溃，直接触发了HardFault_Handler错误。

二、如何定位问题

打开如下调试窗口，发现程序一运行就卡死在HardFault_Handler函数，这时我们需要查看以下几个寄存器内容

• SP（R13）：栈指针寄存器，存储当前栈顶地址，栈向下生长时，局部变量越大，SP 值越小
• LR（R14）：链接寄存器，存储函数返回地址，函数执行完后，CPU 通过 LR 的值跳回上一级函数，栈溢出时 LR 值会异常。（图来源于M3手册）

查看发现SP和MSP寄存器都为0x1FFFFE80，这时打开Memory搜索0x1FFFFE80，发现弹出来的都是问号（证明访问地址非法），因此判断可能是堆栈溢出导致。

这时打开我们的启动文件查看堆栈大小，发现默认堆栈大小只有1K，而当前堆栈指针已经到了0x1FFFFE80，很明显的堆栈溢出导致的，因此只需要查看函数内部是否定义了大数组，如果定义了把它移出函数内部，定义为全局变量就好了。

三、补充内容1：栈、堆、全局区的区别

1.栈到底是什么以及存放哪些内容

栈是 MCU 里一块自动管理、向下生长的内存，由 CPU 硬件控制，专门存：

• 函数内部的局部变量（所有函数）

• 函数返回地址（所有函数）

• 寄存器现场

• 中断现场

默认大小：STM32F103 默认只有 1KB，所有函数、中断共用这 1KB！

2.与其它区的区别

区域	大小	特点	适合放什么
栈 Stack	1KB	自动管理、向下生长、空间小	小局部变量（int、指针）
全局区 RAM	20KB	永久存在、不占栈、空间大	大数组、缓存、结构体
堆 Heap	剩余 RAM	手动 malloc/free	动态数据，裸机基本不用
Flash	64KB	只读、掉电不丢	代码、常量、字库、图片

一句话总结：程序的全局变量属于RAM（可读可写）区，常量属于FLASH（只读不可写）区(const修饰的），程序代码属于FLASH区，函数内部的局部变量、返回地址、寄存器现场以及中断现场都属于栈。

四、补充内容2：如何验证栈的生长方向

很简单，在main内部前后定义两个不同大小的数组，观察前对堆栈指针（指向当前栈顶）的指向地址就好了，下面直接上图，后面做解释

实测 SP 指针：

• buf[10] → SP = 0x200002D8

• buf[20] → SP = 0x200002C8

差值为0x2D8-0x2C8=16字节，且数组越大，SP 越小，因此栈是向下生长的！（由0x400往下递减）。

看到这里可能大家有个问题，数组大小明明差了20个字节，为什么最后差值却是16字节？

原因：ARM Cortex-M 硬件强制：栈必须按 8 字节对齐，编译器自动补齐空间。

当定义buf[10]数组实际占用20字节，但因20不是8的倍数，因此编译器会给数组分配24字节的空间，而buf[20]数组实际占用40字节，刚好是8的倍数，因此实际差值为40-24=16字节。

五、补充内容3：HardFault_Handler常见错误原因

STM32出现HardFault_Handler硬件错误的原因主要有两个方面：
1、内存溢出或者访问越界。（包括使用野指针）
2、堆栈溢出。(如本篇博客)

主要看LR寄存器内容

详细解决办法可以看下面两篇文章：

https://blog.csdn.net/weixin_44788542/article/details/118767272?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=118767272&sharerefer=PC&sharesource=weixin_62938013&sharefrom=from_link

https://zyxbeyourself.blog.csdn.net/article/details/135725476?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=135725476&sharerefer=PC&sharesource=weixin_62938013&sharefrom=from_link