内存优化
固件应用程序的可用 RAM 在某些情况下可能处于低水平，甚至完全耗尽。为此，应调整这些情况下固件应用程序的内存使用情况。
固件通常需要为内部 RAM 保留备用空间，用于应对非常规情况，或在后续版本的更新中，适应 RAM 使用需求的变化。
背景
在进行 ESP-IDF 的内存优化前，应了解有关 ESP32 内存类型的基础知识、C 语言中静态和动态内存使用的区别、以及 ESP-IDF 中栈和堆的使用方式。以上信息均可参阅 堆内存分配。
测量静态内存使用情况
测量动态内存使用情况
ESP-IDF 包含一系列堆 API，可以在运行时测量空闲堆内存，请参阅 堆内存调试。
备注
在嵌入式系统中，除 RAM 使用总量外，也应重点关注堆碎片化问题。堆测量 API 提供了一些方法，可以测量最大空闲内存块。通过监测最大空闲内存块和总空闲字节数，可以快速了解是否存在堆碎片化问题。
静态内存优化
降低应用程序的静态内存使用，会增加运行时堆的可用 RAM 空间，反之亦然。
优化静态内存使用通常需要监测
.data和.bss的大小，有关工具请参阅 测量静态数据大小。在 C 语言中，ESP-IDF 内部函数不会占用大量静态 RAM。在多数情况下（例如 Wi-Fi 库和蓝牙控制器），静态缓冲区仍从堆中分配。然而，这些分配只在功能初始化阶段进行一次，并在功能去初始化时释放，从而在应用程序生命周期中，优化不同阶段的可用内存。
要实现静态内存优化，请执行以下操作：
由于常量数据可以存储在 flash 中，不占用 RAM，建议尽量将结构体、缓冲区或其他变量声明为
const。为此，可能需要修改固件参数，使其接收const *参数而非可变指针参数。以上更改还可以减少某些函数的栈内存使用。若使用 Bluedroid，请设置 CONFIG_BT_BLE_DYNAMIC_ENV_MEMORY 选项，Bluedroid 将在初始化时分配内存，并在去初始化时释放内存。这并不一定会降低内存使用峰值，但可以将使用静态内存改为运行时使用动态内存。
若使用 OpenThread，请设置 CONFIG_OPENTHREAD_PLATFORM_MSGPOOL_MANAGEMENT 选项，OpenThread 将从外部 PSRAM 中分配消息池缓冲区，从而减少对内部静态内存的使用。
确定栈内存大小
在 FreeRTOS 操作系统中，任务栈通常从堆中分配。每个任务的栈大小固定，且会作为参数传递给 xTaskCreate()。每个任务可用的栈内存不得超过为其分配的栈内存大小，否则将导致栈内存溢出或堆内存损坏，使原本可用的程序崩溃。
因此，确定每个任务栈内存的最佳大小、最小化每个任务栈内存大小、以及最小化任务栈内存的整体数量，都可以大幅减少 RAM 的使用。
栈溢出检测的配置选项
栈末尾监视点
栈末尾监视点将 CPU 监视点放置在当前栈的末尾。如果该字被覆盖（例如栈溢出），则会立即触发紧急情况提示。在未使用调试器的监视点时，可以设置 CONFIG_FREERTOS_WATCHPOINT_END_OF_STACK 选项，启用栈末尾监视点功能。
栈 canary 字节
栈 canary 字节功能在每个任务的栈末尾添加一组魔术字节，并在每次上下文切换时检查这些字节是否已更改。如果这些魔术字节被覆盖，则会触发紧急情况提示。可以通过 CONFIG_FREERTOS_CHECK_STACKOVERFLOW 选项启用栈 canary 字节功能。
备注
使用栈末尾监视点或栈 canary 字节时，栈指针可能在栈溢出时跳过监视点或 canary 字节，损坏 RAM 的其他区域。因此，上述方法并不能检测所有的栈溢出。
任务运行时确定栈内存大小的方法
调用
uxTaskGetStackHighWaterMark()会返回任务整个生命周期中空闲栈内存的最小值，从而较好地显示出任务未使用的栈内存量。从任务本身内部调用
uxTaskGetStackHighWaterMark()是调用该函数最容易的方式：在任务达到其栈内存使用峰值后，调用uxTaskGetStackHighWaterMark(NULL)获取当前任务的高水位标记，换言之，如果有主循环，请多次执行主循环来覆盖各种状态，随后调用uxTaskGetStackHighWaterMark()。通常可以用任务的栈内存总大小减去调用
uxTaskGetStackHighWaterMark()的返回值，计算任务实际使用的栈内存大小，但应留出一定的安全余量，应对运行时栈内存使用量的小幅意外增长。
调用
uxTaskGetSystemState()来获取系统中所有任务的摘要，包括各栈内存的高水位标记值。
减少栈内存大小
避免占用过多栈内存的函数。字符串格式化函数（如
printf()）会使用大量栈内存，如果任务不调用这类函数，通常可以减小其占用的栈内存。使用实验性的选项 使用 Picolibc 替代 Newlib 可以显著减少
printf()调用的堆栈使用量。启用 Newlib Nano 格式化，可以在任务调用
printf()或其他 C 语言字符串格式化函数时，减少这类任务的栈内存使用量。
避免在栈上分配大型变量。在 C 语言声明的默认作用域中，任何分配为自动变量的大型结构体或数组都会占用栈内存。要优化这些变量占用的栈内存大小，可以使用静态分配，或仅在需要时从堆中动态分配。
避免调用深度递归函数。尽管调用单个递归函数并不一定会占用大量栈内存，但若每个函数都包含大量基于栈的变量，那么调用这些函数的开销将会很高。
减少任务数量
合并任务。如果从未创建某个特定任务，就不会分配该任务的栈内存，从而极大减少 RAM 使用。如果某些任务可以与另一个任务合并，通常可以将不必要的任务删除。在应用程序中，如果满足以下条件，通常可以合并或删除任务：
任务所执行的内容可以按顺序分解为多个函数调用。
任务所执行的内容可以分解为较小的工作，这些工作可以通过 FreeRTOS 队列或类似机制串行化，并由工作任务执行。
内部任务栈内存大小
为进行系统维护，或操作系统功能，ESP-IDF 分配了许多内部任务，一部分在启动过程中创建，一部分在初始化特定功能时创建。
为了确保支持所有常见的使用模式，这些任务栈内存的默认设置值较大。ESP-IDF 支持配置栈内存大小，因此可以减小任务栈内存，匹配其实际运行时的栈内存使用情况。
重要
如果内部任务的栈内存设置得过小，可能会导致 ESP-IDF 发生无法预测的崩溃。即使任务栈内存溢出是导致崩溃的根本原因，在调试过程中也很难确定具体原因。因此，建议特别关注任务在负载高时的高水位标记，在必要情况下，谨慎减小内部任务的栈内存大小。如果在减小内部任务堆内存大小后，仍遇到问题，请在报告中提供以下信息，以及正在使用的具体配置。
运行主任务 的栈内存大小为 CONFIG_ESP_MAIN_TASK_STACK_SIZE。
系统任务 ESP 定时器（高分辨率定时器） 用于执行回调函数，其栈内存大小为 CONFIG_ESP_TIMER_TASK_STACK_SIZE。
部分 FreeRTOS 定时器任务用于处理 FreeRTOS 定时器回调，其栈内存大小为 CONFIG_FREERTOS_TIMER_TASK_STACK_DEPTH。
系统任务 事件循环库 用于执行默认系统事件循环回调，其栈内存大小为 CONFIG_ESP_SYSTEM_EVENT_TASK_STACK_SIZE。
TCP/IP 任务 lwIP 的栈内存大小为 CONFIG_LWIP_TCPIP_TASK_STACK_SIZE。
蓝牙 API 的栈内存大小为 CONFIG_BT_BTC_TASK_STACK_SIZE，CONFIG_BT_BTU_TASK_STACK_SIZE。
NimBLE-based Host APIs 的栈内存大小为 CONFIG_BT_NIMBLE_HOST_TASK_STACK_SIZE。
以太网驱动程序会创建任务，用于使 MAC 接收以太网帧，在默认配置
ETH_MAC_DEFAULT_CONFIG下，任务栈内存大小为 4 KB。在初始化以太网 MAC 时，传递自定义eth_mac_config_t结构体可以更改此设置。FreeRTOS 空闲任务栈内存大小由 CONFIG_FREERTOS_IDLE_TASK_STACKSIZE 配置。
使用 ESP-MQTT 组件时会创建一个任务，其栈内存大小由 CONFIG_MQTT_TASK_STACK_SIZE 配置。MQTT 栈内存大小也可以使用
esp_mqtt_client_config_t结构体中的task_stack字段配置。有关使用
mDNS时内存优化的详细信息，请参阅 优化内存使用。
备注
除 ESP 定时器等内置系统功能外，若固件应用程序没有初始化 ESP-IDF 中特定功能，则不会创建相关任务。此时，相关任务的栈内存使用量为零，而这些功能没有与之关联的任务，因此无需考虑其栈内存大小配置。
堆内存优化
有关分析运行时堆内存使用的函数，请参阅 堆内存调试。
通常，堆内存优化包含以下几个方面：分析堆内存使用情况、撤回未使用的 malloc() 调用、缩小相应的内存使用大小、或提早释放先前分配的缓冲区。
以下是一些 ESP-IDF 配置选项，有助于在运行时实现堆内存优化：
lwIP 文档中的有关章节介绍了如何配置 最小内存使用。
Wi-Fi 缓冲区使用情况 中介绍了一些选项，这些选项可以减少对静态缓冲区的使用，或减少运行时动态缓冲区的最大数量，从而最小化内存使用，但可能会影响性能。注意，Wi-Fi 初始化时，仍会从堆中分配静态 Wi-Fi 缓冲区，并在 Wi-Fi 去初始化时释放这些缓冲区。
以太网驱动程序在初始化时会为内部以太网 MAC 分配 DMA 缓冲区，配置选项包括 CONFIG_ETH_DMA_BUFFER_SIZE、CONFIG_ETH_DMA_RX_BUFFER_NUM 和 CONFIG_ETH_DMA_TX_BUFFER_NUM。
部分 Mbed TLS 配置选项也可用于堆内存优化，详情请参阅 减少内存使用 的 Mbed TLS 部分。
仅在单核模式下，启用 CONFIG_ESP32_IRAM_AS_8BIT_ACCESSIBLE_MEMORY，可以将 IRAM 作为可按字节访问的内存添加到常规堆内存中使用。注意，此选项会影响性能，并存在由可执行数据引发安全问题的风险。若启用此选项，可以通过设置 CONFIG_MBEDTLS_MEM_ALLOC_MODE 和 CONFIG_BT_NIMBLE_MEM_ALLOC_MODE 选项，优先从内存中分配某些缓冲区。
若使用 Bluetooth LE，请优化 CONFIG_BTDM_CTRL_BLE_MAX_CONN。
若使用经典蓝牙，请优化 CONFIG_BTDM_CTRL_BR_EDR_MAX_ACL_CONN。
备注
如果将某些配置选项更改为非默认值，也会增加运行时的堆内存使用。这类选项未在上文中列出，但配置选项的帮助文档中给出了相应说明。
IRAM 优化
如果应用程序分配的静态 IRAM 超过可用上限，应用程序将无法构建，并出现链接器错误，如 section '.iram0.text' will not fit in region 'iram0_0_seg'、IRAM0 segment data does not fit 以及 region 'iram0_0_seg' overflowed by 84-bytes。如果发生这种情况，应找到减少静态 IRAM 使用的方法，链接应用程序。
要分析固件应用程序二进制文件中的 IRAM 使用情况，请使用 测量静态数据大小。如果固件应用程序链接失败，请参阅 Showing Size When Linker Fails 中的步骤，分析失败原因。
要对某些 ESP-IDF 功能进行 IRAM 优化，请使用以下选项：
启用 CONFIG_FREERTOS_PLACE_FUNCTIONS_INTO_FLASH。只要没有从 ISR 中错误地调用这些函数，就可以在所有配置中安全启用此选项。
启用 CONFIG_RINGBUF_PLACE_FUNCTIONS_INTO_FLASH。只要没有从 ISR 中错误地调用这些函数，就可以在所有配置中安全启用此选项。
启用 CONFIG_RINGBUF_PLACE_ISR_FUNCTIONS_INTO_FLASH。如果从 IRAM 中的中断上下文中使用 ISR ringbuf 函数，例如启用了 CONFIG_UART_ISR_IN_IRAM，则无法安全使用此选项。在此情况下，安装 ESP-IDF 相关驱动程序时，将在运行时报错。
禁用 Wi-Fi 选项 CONFIG_ESP_WIFI_IRAM_OPT 和/或 CONFIG_ESP_WIFI_RX_IRAM_OPT 会释放可用 IRAM，但会牺牲部分 Wi-Fi 性能。
禁用 CONFIG_SPI_FLASH_ROM_DRIVER_PATCH 选项可以释放一些 IRAM，但仅适用于某些 flash 配置，详情请参阅配置项帮助文档。
如果应用程序基于 ESP32 rev. 3 (ECO3)，且使用 PSRAM，设置 CONFIG_ESP32_REV_MIN 为
3，可以禁用 PSRAM 的错误处理程序，节省 10 KB 乃至更多的 IRAM。禁用 CONFIG_ESP_EVENT_POST_FROM_IRAM_ISR 可以防止从 IRAM 安全中断处理程序 中发布
esp_event事件，节省 IRAM 空间。禁用 CONFIG_SPI_MASTER_ISR_IN_IRAM 可以防止在写入 flash 时发生 spi_master 中断，节省 IRAM 空间，但可能影响 spi_master 的性能。
禁用 CONFIG_SPI_SLAVE_ISR_IN_IRAM 可以防止在写入 flash 时发生 spi_slave 中断，节省 IRAM 空间。
设置 CONFIG_HAL_DEFAULT_ASSERTION_LEVEL 为禁用 HAL 组件的断言，可以节省 IRAM 空间，对于经常调用
HAL_ASSERT且位于 IRAM 中的 HAL 代码尤为如此。要禁用不需要的 flash 驱动程序，节省 IRAM 空间，请参阅 sdkconfig 菜单中的
Auto-detect Flash chips选项。启用 CONFIG_HEAP_PLACE_FUNCTION_INTO_FLASH。只要未启用 CONFIG_SPI_MASTER_ISR_IN_IRAM 选项，且没有从 ISR 中错误地调用堆函数，就可以在所有配置中安全启用此选项。
将 SRAM1 用于 IRAM
SRAM1 内存区域通常用于 DRAM 存储，但可以设置 CONFIG_ESP_SYSTEM_ESP32_SRAM1_REGION_AS_IRAM 选项，将其中一部分用作 IRAM 存储。引入该选项前，这个内存区域通常预留给 DRAM 数据使用（如 .bss），随后由二级引导加载程序加入到堆中。引入该选项后，二级引导加载程序的 DRAM 大小会减少到更接近实际需要的值。
要使用以上选项，ESP-IDF 应能够将新的 SRAM1 区域识别为有效镜像段的加载地址。部分应用程序的代码置于新扩展的 IRAM 区域，如果二级引导加载程序在引入该选项前编译，将无法加载这类应用程序。这类情况通常在进行 OTA 更新时发生，此时仅会更新应用程序。
如果 IRAM 段放置在无效区域，在启动过程中将检测到以下问题，并导致启动失败：
E (204) esp_image: Segment 5 0x400845f8-0x400a126c invalid: bad load address range
警告
若与在引入以上配置选项前编译的二级引导加载程序一同使用，使用 CONFIG_ESP_SYSTEM_ESP32_SRAM1_REGION_AS_IRAM 选项编译的应用程序很可能无法启动。若使用旧版本的引导加载程序，并进行 OTA 更新，请在提交任何更新前仔细测试。
任何最终未用于静态 IRAM 的内存都将添加到堆内存中。
在 flash 中放置 C 语言库函数
编译 ECO3 及之前的 ESP32 版本时（参阅 CONFIG_ESP32_REV_MIN），会启用 PSRAM 缓存错误的解决方法选项（参阅 CONFIG_SPIRAM_CACHE_WORKAROUND），此选项会重新编译通常位于 ROM 中的 C 语言库函数，并将其放置在 IRAM 中。对于大部分应用程序而言，可以放心将多数 C 语言库函数移到 flash 中，以节省 IRAM 空间。相应选项包括：
CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBJMP_IN_IRAM：影响函数
longjmp和setjump。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBMATH_IN_IRAM：影响函数
abs、div、labs、ldiv、quorem、fpclassify和nan。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBNUMPARSER_IN_IRAM：影响函数
utoa、itoa、atoi、atol、strtol和strtoul。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBIO_IN_IRAM：影响函数
wcrtomb、fvwrite、wbuf、wsetup、fputwc、wctomb_r、ungetc、makebuf、fflush、refill和sccl。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBTIME_IN_IRAM：影响函数
asctime、asctime_r、ctime、ctime_r、lcltime、lcltime_r、gmtime、gmtime_r、strftime、mktime、tzset_r、tzset、time、gettzinfo、systimes、month_lengths、timelocal、tzvars、tzlock、tzcalc_limits和strptime。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBCHAR_IN_IRAM：影响函数
ctype_、toupper、tolower、toascii、strupr、bzero、isalnum、isalpha、isascii、isblank、iscntrl、isdigit、isgraph、islower、isprint、ispunct、isspace和isupper。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBMEM_IN_IRAM：影响函数
memccpy、memchr、memmove和memrchr。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBSTR_IN_IRAM：影响函数
strcasecmp、strcasestr、strchr、strcoll、strcpy、strcspn、strdup、strdup_r、strlcat、strlcpy、strlen、strlwr、strncasecmp、strncat、strncmp、strncpy、strndup、strndup_r、strrchr、strsep、strspn、strstr、strtok_r 和 ``strupr。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBRAND_IN_IRAM：影响函数
srand、rand和rand_r。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBENV_IN_IRAM：影响函数
environ、envlock和getenv_r。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBFILE_IN_IRAM：影响函数
lock、isatty、fclose、open、close、creat、read、rshift、sbrk、stdio、syssbrk、sysclose、sysopen、creat、sysread、syswrite、impure、fwalk和findfp。CONFIG_SPIRAM_CACHE_LIBMISC_IN_IRAM：影响函数
raise和system。
具体节省的 IRAM 使用量取决于应用程序实际使用的 C 语言库代码。此外，以下选项可以将更多 C 语言库代码移到 flash 中，但请知悉这可能会影响性能。同时，注意不要在禁用缓存时，从中断使用 ESP_INTR_FLAG_IRAM 标记符号分配的 C 语言库函数，详情请参阅 IRAM 安全中断处理程序。鉴于以上原因，函数 itoa、memcmp、memcpy、memset、strcat、strcmp 和 strlen 始终置于 IRAM 中。
备注
将常用函数从 IRAM 移动到 flash，可能会增加函数的执行时间。
备注
部分配置选项可以将一些功能移动到 IRAM 中，从而提高性能，但这类选项默认不进行配置，因此未在此列出。了解启用上述选项对 IRAM 大小造成的影响，请参阅配置项的帮助文本。