09、Linux 系统编程 - mmap

mmap

1 mmap原理

存储映射I/O (Memory-mapped I/O)使一个磁盘文件与存储空间中的一个缓冲区相映射。于是当从缓冲区中取数据，就相当于读文件中的相应字节。于此类似，将数据存入缓冲区，则相应的字节就自动写入文件。这样，就可在不适用read和write函数的情况下，使用地址（指针）完成I/O操作。使用存储映射这种方法，首先应通知内核，将一个指定文件映射到存储区域中。这个映射工作可以通过mmap函数来实现。

2 mmap的API

2.1 建立文件和内存的映射

 #include <sys/mman.h>

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

参数：
    addr：地址，一般填NULL（系统就会自己去寻找，然后通过返回值返回）
    length：长度，要申请的映射区的长度
    prot：权限
        PROT_READ：可读
        PROT_WRITE：可写
    flags：标志位
        MAP_SHARED：共享的--对映射区的修改会影响源文件
        MAP_PRIVATE：私有的
        MAP_ANONYMOUS：匿名映射，映射不受任何文件的支持，它的内容被初始化为零
                       fd和offset参数被忽略，如果指定MAP_ANONYMOUS，有些实现要求fd为-1
                       Linux从2.4内核开始支持MAP_ANONYMOUS与MAP_SHARED结合使用
    fd：文件描述符，需要打开一个文件
    offset：指定一个便宜位置，从该位置开始映射

返回值：
    成功：返回映射区的首地址
    失败：返回MAP_FAILED((void *)-1)

2.2 扩展文件大小

 #include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

int truncate(const char *path, off_t length);

参数：
    path：要扩展的文件
    length：要扩展的长度

2.3 释放映射区域

 int munmap(void *addr, size_t length);

参数：
    addr：映射区的首地址
    length：映射区的长度

返回值：
    成功：0
    失败：-1

2.4 例：mmap的实用

 #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{

    //通过open事先打开文件
    int fd = open("tmp", O_RDWR | O_CREAT, 0666);
    if(fd < 0)
    {

        perroe("open");
        return 0;
    }

    //扩展文件大小
    truncate("tmp", 16);

    //建立映射
    char *buf = (char *)mmap(NULL, 16, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    //使用区域
    strcpy(buf, "hello mmap");

    //断开映射
    munmap(buf, 16);

    return 0;
}

 #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{

    //通过open事先打开文件
    int fd = open("tmp", O_RDWR | O_CREAT, 0666);
    if(fd < 0)
    {

        perroe("open");
        return 0;
    }

    //扩展文件大小
    truncate("tmp", 16);

    //建立映射
    char *buf = (char *)mmap(NULL, 16, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    //使用区域
    printf("%s\n", buf);

    //断开映射
    munmap(buf, 16);

    return 0;
}