Linux系統編程——內存映射

內存映射優點

與普通文件多寫相比能加快讀文件/設備的讀寫速度

文件映射

創建文件映射步驟：

1、使用open()獲取文件描述符fd

2、將文件描述符fd作爲fd參數給mmap()

調用mmap()後及時關閉文件描述fd，也不會對映射產生任何影響

創建映射

#include <sys/mman.h>

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

addr —— 要映射的虛擬內存地址，一般addr爲NULL，操作系統將自動選擇合適的映射地址
length —— 映射文件的數據大小(字節)
prot —— 位掩碼，給映射施加保護信息，取值如下：
	PROT_EXEC - 內容可以被執行
    PROT_READ - 內容可以讀取
    PROT_WRITE - 內容可以修改
    PROT_NONE - 無法訪問
flag —— 控制映射操作各各方面選項的位掩碼，必須只包含其下值之一：
    MAP_SHARED - 對映射區域的寫入數據會複製迴文件內，而且允許其他映射該文件的進程共享
	MAP_PRIVATE -  對映射區域的寫入操作會產生一個映射文件的複製，
                   即私人的“寫入時複製”，對此區域作的任何修改都不會寫回原來的文件內容。
fd —— open()返回的文件描述符，表示想要映射的文件
offset —— 文件映射偏移量，一般爲0，從文件最開頭開始。
RETURN VALUE
    成功返回映射的起始地址，發生錯誤返回MAP_FAILED

解除映射

進程結束時，映射自動解除

#include <sys/mman.h>

int munmap(void *addr, size_t length);
addr —— mmap返回的映射地址
length —— 映射內存的長度

RETURN VALUE
	成功返回0，失敗返回-1，，以及errno設置爲EINVAL

同步映射

內核自動將MAP_SHARED(共享映射)映射方式的內容變更寫入文件，但不保證這個同步操作何時發生(太不負責了)

#include <sys/mman.h

int msync(void *addr, size_t length, int flags);
addr —— mmap映射後返回的虛擬空間地址
length —— 映射文件字節大小
flags —— 同步操作選項：
	MS_ASYNC - 異步寫入。不阻塞立即返回，調用msync()後某個時刻對文件寫入
	MS_SYNC - 執行同步寫入，阻塞知道msync()調用將內容完全寫入文件
	MS_INVALIDATE - 使同一文件的其他映射無效(以便使用剛剛寫入的新值更新它們)

代碼

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

char buf[] = "I Love Linux";

int main(int argc, char **argv)
{
    int fd = open("mmap_test.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open");
        exit(0);
    }

    write(fd, buf, sizeof(buf));    
    
    struct stat filestat;
    int ret = fstat(fd, &filestat); 
    if (ret < 0)
    {
        perror("fstat");
        exit(0);
    }

    char * p = mmap(NULL, filestat.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);  //文件映射

    if (p != MAP_FAILED)
    {
        printf("map memory： %s\r\n", p);
    }
    else
    {
        perror("mmap");
        exit(0);
    }

   	ret =  munmap(p, filestat.st_size);  //解除映射
    if (ret < 0)
    {
        perror("munmap");
    }
  
    return 0;
}