Linux系统编程——内存映射

内存映射优点

与普通文件多写相比能加快读文件/设备的读写速度

文件映射

创建文件映射步骤：

1、使用open()获取文件描述符fd

2、将文件描述符fd作为fd参数给mmap()

调用mmap()后及时关闭文件描述fd，也不会对映射产生任何影响

创建映射

#include <sys/mman.h>

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

addr —— 要映射的虚拟内存地址，一般addr为NULL，操作系统将自动选择合适的映射地址
length —— 映射文件的数据大小(字节)
prot —— 位掩码，给映射施加保护信息，取值如下：
	PROT_EXEC - 内容可以被执行
    PROT_READ - 内容可以读取
    PROT_WRITE - 内容可以修改
    PROT_NONE - 无法访问
flag —— 控制映射操作各各方面选项的位掩码，必须只包含其下值之一：
    MAP_SHARED - 对映射区域的写入数据会复制回文件内，而且允许其他映射该文件的进程共享
	MAP_PRIVATE -  对映射区域的写入操作会产生一个映射文件的复制，
                   即私人的“写入时复制”，对此区域作的任何修改都不会写回原来的文件内容。
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，一般为0，从文件最开头开始。
RETURN VALUE
    成功返回映射的起始地址，发生错误返回MAP_FAILED

解除映射

进程结束时，映射自动解除

#include <sys/mman.h>

int munmap(void *addr, size_t length);
addr —— mmap返回的映射地址
length —— 映射内存的长度

RETURN VALUE
	成功返回0，失败返回-1，，以及errno设置为EINVAL

同步映射

内核自动将MAP_SHARED(共享映射)映射方式的内容变更写入文件，但不保证这个同步操作何时发生(太不负责了)

#include <sys/mman.h

int msync(void *addr, size_t length, int flags);
addr —— mmap映射后返回的虚拟空间地址
length —— 映射文件字节大小
flags —— 同步操作选项：
	MS_ASYNC - 异步写入。不阻塞立即返回，调用msync()后某个时刻对文件写入
	MS_SYNC - 执行同步写入，阻塞知道msync()调用将内容完全写入文件
	MS_INVALIDATE - 使同一文件的其他映射无效(以便使用刚刚写入的新值更新它们)

代码

#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;
}