转自 | 最后一个bug
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堆栈静态分析
当我们的嵌入式程序还没有运行的时候，我们能拿到的无非是程序的源码、函数的调用关系、编译后的二进制，当然这里面也包含对堆栈的操作。
有了这些信息的话，静态堆栈分析就能去做一些事情了，最直接的就是单函数栈帧的计算，编译器可以准确计算出每个独立函数的栈帧大小，这部分是完全确定的：
函数内的局部变量、数组、结构体的总大小
函数调用时需要保存的 CPU 寄存器（如 ARM Cortex-M 的 R4-R11 等）
函数参数、返回地址的存储开销
栈对齐所需的填充字节
比如 GCC 编译器提供的-fstack-usage选项,GCC会为每个编译单元（.c / .cpp）生成一个对应的 .su 文件（Stack Usage 文件）。该文件记录了该编译单元内每一个函数的堆栈帧大小信息,类似于这样的格式：
其实这里的：
static 表示函数的堆栈帧大小完全在编译时确定，全部是静态分配的局部变量、保存的寄存器、参数区域等。
dynamic 表示函数中使用了运行时动态栈分配，比如 alloca 或可变长度数组（VLA），因此报告中的数值只包含静态部分，实际运行时会动态增加。
当然前面只是简单的单函数栈帧的分析，相对全面一点是静态调用图的理论栈深估算。
静态分析工具会扫描所有确定的函数调用关系，构建调用树（Call Graph），然后找到最深的那条调用路径，把路径上所有函数的栈帧大小累加起来，得到一个理论上的最大栈深。
比如 IAR、Keil 等 IDE 的静态栈分析功能，就是通过这个逻辑，在 map 文件中输出类似这样的报告：
*************************************************************************
*** STACK USAGE
***
Call Graph Root Category Max Use Total Use
------------------------ ------- ---------
Program entry 288 288
Maximum call chain 288 bytes
"__iar_program_start" 4
"_main" 8
"_printf" 8
"__PrintfFullNoMb" 152
"__LdtobFullNoMb" 80
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堆栈动态分析
没办法，动态堆栈信息还必须得程序跑起来才能获取，因为静态分析的所有结论，都建立在一个假设上：程序的执行路径、调用关系、触发时机都是编译期可预测的。但在嵌入式系统实际运行的运行过程中，这个前提似乎很不全面。
1、动态调用：编译期根本不知道你会调用谁
嵌入式代码中充满了大量的间接调用：
函数指针：比如状态机的跳转表、驱动的回调函数，编译期根本不知道这个指针最终会指向哪个函数；
回调函数：比如外设中断的回调、RTOS 的定时器回调，调用关系是运行时注册的；
这就导致前面我们分析的静态分析的调用图没法一层一层往下调用，这也就是我常常说的“断链”，当然如果编译器足够聪明，把所有路径的栈开销都加起来，找到最深的栈，否则就会导致漏算，bug菌觉得当你程序比较大的时候，编译器去跟你这样分析也是非常吃力的。
2、谈到堆栈必定要聊递归调用
因为递归调用尝尝是导致爆栈的元凶，因为递归的深度完全取决于输入数据：比如快速排序的递归深度，取决于输入数组的有序程度；通常静态分析都是直接忽略递归的，要么你手动指定一个最大递归深度。
3、异常堆栈的隐形栈开销
大家都知道中断是异步的！它随时可能打断当前正在执行的代码，不管你现在的函数调用到了哪一层。
比如说我们的主程序正在执行最深的调用链，已经用了 2KB 的栈空间；这时候一个高优先级中断触发了，CPU 立刻跳转到中断服务程序；中断服务程序自己又调用了 FFT 函数，又用了 1.5KB 的栈；如果你的总栈空间只有 3KB，直接就溢出了~
所以中断随时可能插队，把两个栈开销叠加起来，这个叠加效应只有运行时才能测到。再来个中断嵌套：如果你的系统支持中断嵌套，那可能一个中断里又来另一个中断，栈开销会层层叠加。
4、RTOS多任务更复杂
大家都知道RTOS任务的栈都是独立的、动态的，高优先级任务随时可以抢占低优先级任务；而且中断的栈开销，对于单堆栈的CPU来说是随机扣在某个任务的栈上的！
总的来说动态堆栈就还是在程序跑起来的复杂工况下去测试吧。
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运行中的堆栈检测
堆栈的静态分析还是有一些局限，进行堆栈的动态分析也就是我们常说的“栈水印“（High Watermark）方法进行检测：
以前的文章有写，再翻一翻:
大致就是：做栈标记->暴力测试->看水位，比如 IAR 的 C-SPY 调试器、FreeRTOS 的uxTaskGetStackHighWaterMark()函数，也基本都是这个原理。
bug菌做一些稳定性、可靠性要求较高的产品，基本上都是：
1、先用静态分析做第一轮评估，设置初始的堆栈大小；
2、然后各种工况下做长时间的压力测试，用动态分析拿到真实的栈峰值；最后
3、最后预留至少 20%~40% 的安全余量，确保极端情况下也不会溢出。
没错就是这么稳~
