FreeRTOS栈溢出检测机制_附源码分析

1.打开栈溢出检测功能

freertos 提供了栈溢出检测功能，可以通过 FreeRTOSConfig.h文件中定义
configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 宏来开启， 在任务切换时会自动执行检测栈溢出操作

/*
 * 大于0时启用堆栈溢出检测功能，如果使用此功能 
 * 用户必须提供一个栈溢出钩子函数，如果使用的话
 * 此值可以为1或者2，因为有两种栈溢出检测方法 */
#define configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW			1   

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2.第一种栈溢出检测机制

configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 宏为1时采用第一种栈溢出检测机制 通过对比 栈顶指针和栈起始指针 或
栈顶指针和栈底指针
如下是FreeRTOS的源码

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3.第二种栈溢出检测机制

configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 宏为2时采用第二种栈溢出检测机制
通过判断栈空间最后16个字节的数据是否都等于0xa5，如果有一个不等于0xa5，则说明栈可能溢出
如下是FreeRTOS的源码

3.1 栈向下生长的情况：判断栈起始的4个字节数据是否被修改过

3.2 栈向上生长的情况：判断栈末尾的20个字节数据是否被修改过

0xa5是哪里来的呢，看源码

使用 vTaskCreate 函数创建新任务时，如果 configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW 宏的值为2
则会将栈空间都填充成 0x5a (taskSTAC_FILL_BYTE宏)

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4.判断栈溢出的时机

当然是在任务进行切换的时候，即 vTaskSwitchContext(void) 函数中，该函数中调用了
taskCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW() 函数，该函数在上面前两张图片中可以看到，只是没有标明出来

void vTaskSwitchContext( void )
{
    
    
	if( uxSchedulerSuspended != ( UBaseType_t ) pdFALSE )
	{
    
    
		/* The scheduler is currently suspended - do not allow a context
		switch. */
		xYieldPending = pdTRUE;
	}
	...
	...
	/* Check for stack overflow, if configured. */
	taskCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW();  //检查栈溢出
	...
	...
}	

到这里就理清了FreeRTOS的栈溢出检测机制了，yes！

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5.两种方法优缺点

方法一：

1. 优点：速度快
2. 缺点：不能检测所有的堆栈溢出，比如任务执行中确实出现了栈顶指针越界的情况，但是在任务切换前栈顶指针又指回到了合法位置，这个时候就检测不到栈溢出了

方法二：

1. 优点：速度比方法一慢一点（但对于用户来说还是很快的）
2. 缺点：虽然几乎可以检测到所有的栈溢出情况，但是如果栈溢出时栈溢出值和栈标记值相同，即栈空间最后的四个字节正好都是 0xa5 ，该情况就检测不到栈溢出了

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6.如何避免栈溢出

参考博客：https://blog.csdn.net/fanxueya1322/article/details/86567390

• 提前预估任务栈大小，并将任务栈大小设置成任务所需内存大小的两倍
• 减少栈空间的需求，不要定义占用内存较多的auto变量，应该将此类变量修改成指针，从堆空间分配内存。
• 函数参数中不要传递大型结构/联合/对象，应该使用引用或指针作为函数参数。
• 减少函数调用层次，慎用递归函数，例如A->B->C->A环式调用。