Keil Listing选项卡汇编/链接列表生成与代码分析实战

目录

• 一、Listing选项卡核心作用
• 二、前期准备
• 三、Listing选项卡配置（生成列表文件）
  • 1. 打开Listing配置界面
  • 2. 核心配置项详解
    • （1）输出路径与文件名
    • （2）汇编列表生成（最常用）
    • （3）链接列表生成
    • （4）其他实用配置
  • 3. 生成列表文件
• 四、实战1：汇编列表文件解读（分析代码执行效率）
  • 1. 列表文件结构
  • 2. 关键信息解读
  • 3. 实战分析：优化延时函数
• 五、实战2：链接列表文件（.m51）解读（内存与符号分析）
  • 1. 内存映射（Memory Map）
    • 解读：
  • 2. 符号表（Symbol Table）
    • 解读：
  • 3. 模块映射（Module Map）
    • 解读：
  • 4. 交叉引用表（Cross Reference）
    • 解读：
• 六、实战3：Listing文件的典型应用场景
  • 1. 定位代码执行效率问题
  • 2. 排查内存溢出
  • 3. 验证代码烧录地址
  • 4. 优化Flash/SRAM占用
• 七、常见问题与解决
  • 1. 生成的列表文件为空
  • 2. 汇编列表无C代码对应
  • 3. 链接列表无内存映射
  • 4. 列表文件路径找不到
• 八、进阶技巧
  • 1. 自定义列表文件内容
  • 2. 结合调试器关联列表文件
  • 3. 批量分析列表文件

Keil MDK-ARM的Listing选项卡是嵌入式开发中代码分析、性能优化、问题定位的核心工具，通过生成汇编列表、链接列表等文件，可直观查看代码编译后的汇编指令、内存分布、符号表等关键信息。本文从Listing选项卡配置、列表文件解读、实战分析三个维度，手把手讲解如何生成并利用列表文件优化代码、定位问题，零基础也能快速掌握。

一、Listing选项卡核心作用

在嵌入式开发中，直接阅读C代码无法精准掌握程序运行的底层逻辑（如指令执行周期、内存占用、函数调用栈），Listing选项卡生成的列表文件可解决这些问题：

1. 汇编列表：将C代码与编译后的汇编指令一一对应，分析指令执行效率、定位代码优化点；
2. 链接列表：展示程序各段（代码段.text、数据段.data、bss段）的内存分布、符号地址、全局变量占用空间；
3. 交叉引用列表：查看函数、变量的调用/引用关系，定位未使用的代码/变量；
4. 模块映射：展示各源文件编译后的大小、内存占用，辅助内存资源分配。

二、前期准备

• 软件环境：Keil MDK-ARM V5.36（需安装对应芯片器件库，如STM32F103）；
• 工程准备：已有可编译的STM32工程（本文以STM32F103C8T6工程为例）；
• 基础知识：熟悉ARM汇编指令基础、Keil工程编译流程、内存分段（.text/.data/.bss）概念。

三、Listing选项卡配置（生成列表文件）

1. 打开Listing配置界面

• 打开Keil工程，点击魔法棒图标（Options for Target）；
• 切换到Listing选项卡，进入配置界面（核心配置项均在此处）。

2. 核心配置项详解

（1）输出路径与文件名

• Output Path：设置列表文件保存路径（建议与工程输出目录一致，如./Output/Listing）；
• Name of Executable：列表文件前缀（默认与工程名一致，无需修改）。

（2）汇编列表生成（最常用）

勾选以下选项，生成C代码与汇编指令对应的列表文件：

• Assembly Listing：启用汇编列表生成；
• C Compiler Listing：
  • Source：输出C源代码（必选，便于对比C代码与汇编）；
  • Assembly：输出编译后的汇编指令（必选）；
  • Machine Code：输出机器码（可选，用于分析指令二进制值）；
• Assembler Listing：若工程包含纯汇编文件（.s），勾选后生成其汇编列表。

（3）链接列表生成

勾选Linker Listing，并启用以下子项：

• Memory Map：输出内存映射（核心，展示各段内存分布）；
• Symbol Table：输出符号表（展示函数、全局变量的地址与大小）；
• Cross Reference：输出交叉引用表（展示函数/变量的调用关系）；
• Module Map：输出模块映射（展示各源文件编译后的大小）。

（4）其他实用配置

• Create Batch File：生成批处理文件（可选，便于批量生成列表）；
• Use ELF/DWARF for Debugging：调试时关联列表文件（默认勾选）。

3. 生成列表文件

配置完成后，点击OK保存，重新编译工程（Build/Rebuild），Keil会在指定Output Path下生成两类核心文件：

• 汇编列表文件：工程名.lst（每个C文件对应一个.lst，如main.lst）；
• 链接列表文件：工程名.m51（全局链接列表，包含内存映射、符号表等）。

四、实战1：汇编列表文件解读（分析代码执行效率）

汇编列表文件是C代码编译后的“底层翻译稿”，以main.lst为例，解读核心内容：

1. 列表文件结构

; *** main.c ***
1  #include "stm32f10x.h"
2  
3  void delay_ms(u32 ms)
4  {
5      u32 i,j;
6      for(i=0; i<ms; i++)
7          for(j=0; j<7200; j++);
8  }
9  
10 int main(void)
11 {
12     GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
13     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
14     
15     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
16     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
17     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
18     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
19     
20     while(1)
21     {
22         GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
23         delay_ms(1000);
24         GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
25         delay_ms(1000);
26     }
27 }

; 编译后的汇编指令（关键片段）
main:
0x08000100  B580      PUSH     {r7,lr}
0x08000102  B082      SUB      sp,sp,#0x08
0x08000104  AF00      ADD      r7,sp,#0x00
...
; delay_ms函数汇编
delay_ms:
0x08000080  B580      PUSH     {r7,lr}
0x08000082  B081      SUB      sp,sp,#0x04
0x08000084  AF00      ADD      r7,sp,#0x00
0x08000086  6078      STR      r0,[r7,#0x00]
0x08000088  2000      MOVS     r0,#0x00
0x0800008A  6038      STR      r0,[r7,#0x04]
L0001:
0x0800008C  687B      LDR      r3,[r7,#0x00]
0x0800008E  683A      LDR      r2,[r7,#0x04]
0x08000090  429A      CMP      r2,r3
0x08000092  D20A      BCC      L0002
0x08000094  3704      SUBS     r7,#0x04
0x08000096  46BD      MOV      sp,r7
0x08000098  BD80      POP      {r7,pc}
L0002:
0x0800009A  2000      MOVS     r0,#0x00
0x0800009C  60F8      STR      r0,[r7,#0x08]
L0003:
0x0800009E  68FA      LDR      r2,[r7,#0x08]
0x080000A0  F44F7200  MOV.W    r2,#0x1C20  ; 7200
0x080000A4  429A      CMP      r2,r3
0x080000A6  D206      BCC      L0004
0x080000A8  683B      LDR      r3,[r7,#0x04]
0x080000AA  3301      ADDS     r3,#0x01
0x080000AC  603B      STR      r3,[r7,#0x04]
0x080000AE  E7F6      B        L0001
L0004:
0x080000B0  68FB      LDR      r3,[r7,#0x08]
0x080000B2  3301      ADDS     r3,#0x01
0x080000B4  60FB      STR      r3,[r7,#0x08]
0x080000B6  E7F8      B        L0003

2. 关键信息解读

• 地址列（0x08000100）：指令在Flash中的存储地址（STM32F103默认Flash起始地址0x08000000）；
• 机器码列（B580）：指令对应的二进制值，可用于烧录/反汇编验证；
• 汇编指令列（PUSH {r7,lr}）：C代码对应的ARM指令，如delay_ms函数的双层循环对应L0001/L0002/L0003/L0004标签的循环指令；
• 行号对应：C代码行号（如第6行for(i=0; i<ms; i++)）与汇编指令一一对应，可精准定位每行C代码的汇编实现。

3. 实战分析：优化延时函数

从汇编列表可发现：

• 原始delay_ms函数采用双层空循环，指令执行周期固定，但占用大量Flash（循环指令多）；
• 优化方向：改用定时器延时（减少指令数），或调整循环次数（精准匹配ms延时）。
  通过对比优化前后的汇编列表，可直观看到指令数减少、执行效率提升。

五、实战2：链接列表文件（.m51）解读（内存与符号分析）

链接列表文件（.m51）是工程链接后的全局分析文件，核心关注内存映射、符号表、模块大小三部分。

1. 内存映射（Memory Map）

===============================================================================
Memory Map of the image
===============================================================================
Image Entry point : 0x08000000

/* Code Segment */
Execution Region ER_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00001000, Max: 0x00020000, ABSOLUTE)
Base Addr    Size        Type        Attr      Idx    E Section Name        Object

0x08000000   0x00000004   Code        RO            5    .isr_vector        startup_stm32f10x_md.o
0x08000004   0x00000080   Code        RO            6    .text               delay.o
0x08000084   0x0000007C   Code        RO            7    .text               main.o
0x08000100   0x00000000   Code        RO            8    .text               stm32f10x_gpio.o
...

/* Data Segment */
Execution Region RW_IRAM1 (Base: 0x20000000, Size: 0x00000020, Max: 0x00005000, ABSOLUTE)
Base Addr    Size        Type        Attr      Idx    E Section Name        Object

0x20000000   0x00000004   Data        RW            1    .data               main.o
0x20000004   0x0000001C   Zero        RW            2    .bss                main.o
...

解读：

• ER_IROM1：Flash存储区域（RO段，只读），存放代码段（.text）、常量（.rodata）；
• RW_IRAM1：SRAM存储区域（RW段，可读写），存放数据段（.data，初始化全局变量）、bss段（未初始化全局变量）；
• Base Addr：段起始地址，Size：段大小（如main.o的.text段占用0x7C字节）；
• 关键检查点：Flash/SRAM占用是否超过芯片容量（如STM32F103C8T6 Flash=64KB，SRAM=20KB）。

2. 符号表（Symbol Table）

===============================================================================
Symbol Table
===============================================================================
Symbol Name                            Value      Type    Size  Object

__initial_sp                           0x20000200  Number    0  startup_stm32f10x_md.o
Reset_Handler                          0x08000004  Function  0  startup_stm32f10x_md.o
delay_ms                               0x08000080  Function  0x80  delay.o
main                                   0x08000084  Function  0x7C  main.o
GPIO_Init                              0x08000100  Function  0x0  stm32f10x_gpio.o
i                                      0x20000000  Local     0x4  main.o
j                                      0x20000004  Local     0x4  main.o

解读：

• Symbol Name：函数/变量名（如delay_ms、main）；
• Value：符号地址（如main函数起始地址0x08000084）；
• Type：Function（函数）、Local（局部变量）、Global（全局变量）；
• Size：符号占用大小（如delay_ms函数占用0x80字节）；
• 实战应用：定位函数/变量的内存地址，调试时快速查找指令位置。

3. 模块映射（Module Map）

===============================================================================
Module Map
===============================================================================
Module Name                            Code Size   RO Data  RW Data  ZI Data

startup_stm32f10x_md.o                 0x00000004  0x00000000  0x00000000  0x00000000
delay.o                                0x00000080  0x00000000  0x00000000  0x00000000
main.o                                 0x0000007C  0x00000000  0x00000004  0x0000001C
stm32f10x_gpio.o                       0x00000000  0x00000000  0x00000000  0x00000000
...
Total                                  0x00000100  0x00000000  0x00000004  0x0000001C

解读：

• 展示每个源文件（.o）编译后的代码大小、RO/RW/ZI数据大小；
• 实战应用：定位“代码膨胀”源头（如某模块Code Size过大），优化冗余代码。

4. 交叉引用表（Cross Reference）

===============================================================================
Cross Reference Table
===============================================================================
Symbol Name                            Referenced by
-------------------------------------------------------------------------------
delay_ms                               main.o (main:0x080000AC)
GPIO_Init                              main.o (main:0x08000098)
GPIO_SetBits                           main.o (main:0x080000A0)
GPIO_ResetBits                         main.o (main:0x080000A4)

解读：

• 展示函数/变量被哪些文件/位置引用（如delay_ms被main.o的0x080000AC地址调用）；
• 实战应用：定位未使用的函数（无引用记录），删除冗余代码减少Flash占用。

六、实战3：Listing文件的典型应用场景

1. 定位代码执行效率问题

• 场景：某函数执行耗时过长，需优化；
• 方法：查看该函数的汇编列表，统计指令执行周期（ARM指令多数为1周期），替换低效指令（如多次内存访问改为寄存器操作）。

2. 排查内存溢出

• 场景：程序运行时死机，怀疑栈溢出；
• 方法：查看链接列表的__initial_sp（栈起始地址）和栈大小配置，结合全局变量/局部变量的内存占用，判断栈空间是否不足。

3. 验证代码烧录地址

• 场景：程序下载后无法运行，怀疑地址配置错误；
• 方法：查看链接列表的Image Entry point（入口地址）和.isr_vector（中断向量表）地址，确认与芯片Flash起始地址匹配。

4. 优化Flash/SRAM占用

• 场景：工程接近Flash/SRAM容量上限；
• 方法：
  1. 从模块映射中找到占用最大的模块，优化其代码/变量；
  2. 从符号表中删除未使用的全局变量/函数；
  3. 将常量移至Flash（.rodata段），减少SRAM占用。

七、常见问题与解决

1. 生成的列表文件为空

• 原因：未勾选Assembly Listing/Linker Listing，或工程编译失败；
• 解决：确认配置项勾选，重新编译工程（Rebuild），查看编译日志是否有错误。

2. 汇编列表无C代码对应

• 原因：未勾选C Compiler Listing下的Source选项；
• 解决：重新配置Listing选项卡，勾选Source后重新编译。

3. 链接列表无内存映射

• 原因：未勾选Linker Listing下的Memory Map；
• 解决：勾选该选项，确保链接器生成内存映射信息。

4. 列表文件路径找不到

• 原因：Output Path配置错误（如路径不存在）；
• 解决：确认路径存在（手动创建），或使用相对路径（如./Listing）。

八、进阶技巧

1. 自定义列表文件内容

• 在Listing选项卡的Misc Controls中添加编译选项：
  • -al：显示行号；
  • -ah：显示源文件路径；
  • -ap：显示宏展开；
    例如：输入-al -ah，列表文件会增加行号和源文件路径信息。

2. 结合调试器关联列表文件

• 在Keil调试模式下，点击View->Disassembly Window，可将汇编列表与调试反汇编对比，精准定位指令执行位置。

3. 批量分析列表文件

• 将列表文件导出为文本格式，用Python/Excel分析：
  • 统计各模块代码大小；
  • 筛选大尺寸函数；
  • 检查全局变量占用。