FreeRTOS 学习：（十二）“任务创建” 和 “堆栈” 的动静态区分

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任务创建和删除 相关的 API 函数

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"任务创建" 和 "堆栈" 的动静态区分

注意：动态分配内存不是说连内存大小都能自动判断的，任务堆栈大小仍然是要作为输入参数人为给出的。

在一开始介绍任务的动静态创建方式时，大家或许会有一些疑问，这里的动静态貌似和堆栈的动静态内存分配相反了（C 语言中，栈是静态分配/自动分配，堆是动态分配），其实这只是表面上看似乎"反着来"了。但这是术语在不同上下文中的应用导致的错觉。

关键在于区分：

1. 内存分配的时机和方式（编译时 vs 运行时）
2. 内存本身的用途（是用作栈空间，还是其他）

① 核心概念：什么是"静态"和"动态"

在 C 语言和嵌入式系统中，"静态"和"动态"通常指的是内存分配的时间和管理方式：

• 静态分配 (Static Allocation) :
  • 内存是在编译时或链接时就确定的。
  • 内存通常来自程序的 .data（已初始化全局/静态变量）或 .bss（未初始化全局/静态变量）段。
  • 程序员手动定义变量，内存由编译器/链接器安排，不需要调用 malloc 或类似函数。
  • 生命周期长，通常是全局的或 static 的。
• 动态分配 (Dynamic Allocation) :
  • 内存是在程序运行时 通过调用库函数（如 malloc, free, pvPortMalloc, vPortFree）来申请和释放的。
  • 内存来自一个被称为"堆"（heap）的区域。
  • 分配和释放的时间不固定，由程序员在代码中控制。

② FreeRTOS 任务创建的两种方式

1. 动态创建 xTaskCreate()

// 示例
xTaskCreate(vTaskCode, "NAME", STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, NULL);

• 发生了什么？
  • 当你调用 xTaskCreate() 时，FreeRTOS 内核会在函数内部调用 pvPortMalloc()（FreeRTOS 版本的 malloc）。
  • 这个 malloc 调用会从 FreeRTOS 管理的堆 (heap) 中动态地分配两块内存：
    1. 一块用于存放 任务控制块 (TCB - Task Control Block)。
    2. 一块用于作为该任务的 栈空间 (Stack Space)。
• 为什么叫"动态"？
  • 因为这两块内存的分配发生在运行时 ，通过 malloc 类函数完成。
  • 你不需要提前准备内存，FreeRTOS 在你需要时自动从堆里"动态"地拿。
• 内存用途 ：这块动态分配的内存 ，其中一部分被用作任务的栈。

2. 静态创建 xTaskCreateStatic()

// 提前定义好内存
StaticTask_t xTaskBuffer;           // 用于 TCB
StackType_t xStack[STACK_SIZE];     // 用于栈空间

// 创建任务
xTaskCreateStatic(vTaskCode, "NAME", STACK_SIZE, NULL, tskIDLE_PRIORITY, xStack, &xTaskBuffer);

• 发生了什么？
  • 你提前在代码中定义了两个变量：
    • xTaskBuffer：一个 StaticTask_t 类型的变量，它本身就是一个结构体，用来存放 TCB。
    • xStack：一个 StackType_t 数组，用来存放任务的栈数据。
  • 当你调用 xTaskCreateStatic() 时，你把这两个变量的地址传给 FreeRTOS。
  • FreeRTOS 直接使用你提供的内存，不再调用 malloc。
• 为什么叫"静态"？
  • 因为你提供的内存（xTaskBuffer 和 xStack）是在编译时就确定大小和位置的。
  • 它们通常是全局变量或 static 变量，存储在 .bss 或 .data 段。
  • 分配发生在程序启动前，是"静态"的。

③ 为什么感觉"反着来"？

咱们感觉到的"反着来"，很可能是因为混淆了 内存分配的方式 和 内存的用途。表面上好像是："栈"不是应该在栈上吗？栈上的内存不是"静态"或自动分配的吗？

实际是 ：在 FreeRTOS 中，每个任务都有自己的私有栈空间 。关键问题是：这块用于"栈功能"的内存区域，是如何被分配的？

任务创建方式	用于"栈功能"的内存如何分配？	用于"TCB"的内存如何分配？
动态创建	从 堆 (heap) 中 动态 (malloc) 分配	从 堆 (heap) 中 动态 (malloc) 分配
静态创建	由用户静态定义（如全局数组）提供	由用户静态定义（如全局结构体）提供

所以，"动态"和"静态"描述的是TCB 和栈空间这两块内存的获取方式，而不是指任务运行时使用的"栈机制"本身。

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