了解一下mmap函数

原创已于 2022-04-30 11:02:28 修改 · 4.5k 阅读

19 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#c语言 #开发语言

于 2022-04-29 16:26:37 首次发布

mac os X 环境专栏收录该内容

12 篇文章

订阅专栏

本文深入探讨了C标准库中的mmap函数，该函数用于分配内存或映射文件到内存。主要内容包括mmap的参数解析，如addr、len、prot、flags、fd和offset，以及映射类型如MAP_ANON、MAP_SHARED和MAP_PRIVATE等。此外，还介绍了映射保护级别（PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_EXEC）和错误处理情况。mmap在内存管理和文件操作中扮演着重要角色。

请注意，此文主要是针对BSD 系统的调用。

这是一个c标准库(libc, -lc)里的函数。

它的主要功能，概括的说，就是分配内存，或将文件或设备映射到内存中去。

在使用此函数前，你需要引入头文件，#include <sys/mman.h>，函数声明是这样的，

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

下面我们来详细的了解一下此函数，

对 mmap() 系统调用，将产生，从地址 addr 开始，并持续最多 len 个字节大小的页面，对，以 fd 描述的对象从字节偏移 offset 开始，的映射。注意，offset 或 len最好指定为页面大小(pagesize)的倍数，如果 offset 或 len 不是页面的倍数，则映射区域可能会超出指定范围。超出映射对象末尾的任何扩展都将被零填充。offset参数一般设为0，表示从文件头开始映射。

系统使用 addr 参数来确定映射的起始地址，其解释取决于 MAP_FIXED 标志的设置。怎么说呢，如果在 flags 中指定了 MAP_FIXED，系统将尝试将映射放置在指定地址，可能会删除该位置已存在的映射。如果未指定 MAP_FIXED，则系统将尝试使用从 addr 开始的地址范围，前提是它们不与任何现有映射重叠，包括由 malloc(3) 和其他此类分配器分配的内存。否则，系统将为映射（使用与实现相关的算法）选择不与任何现有映射重叠的备用地址。换句话说，如果没有指定 MAP_FIXED，如果指定的地址范围已经被其他对象映射，系统将尝试在地址空间中找到一个空位置。如果 addr 为零且未指定 MAP_FIXED，则系统将选择一个地址，以免与地址空间中的任何现有映射重叠。

在所有情况下，都会返回该区域的实际起始地址。如果指定了 MAP_FIXED，则成功的 mmap 会删除分配的地址范围内的任何先前映射。如果未指定 MAP_FIXED，则永远不会删除以前的映射。

映射区域的保护（即对应区域的可访问性）在 prot 参数中单一指定，或者通过或' | '运算符复合指定：

PROT_NONE 页面可能无法访问。
PROT_READ 可以读取页面。
PROT_WRITE 可以写入页面。
PROT_EXEC 页面可以被执行。

请注意，由于硬件限制，在某些平台上，单独指定PROT_WRITE 可能兼具 PROT_READ参数，而单独指定PROT_READ 可能兼具 PROT_EXEC参数。可移植程序不应该依赖这些单独强制执行的标志。

flags 参数指定映射对象的类型、映射选项以及对页面的映射副本所做的修改是进程私有的（copy-on-write）还是要与其他引用共享。共享、映射类型和选项在 flags 参数中通过以下值指定：

MAP_ANONYMOUS 与 MAP_ANON 标志相同.
MAP_ANON 映射与任何特定文件无关的匿名内存。 offset参数被忽略。 Mac OS X 规定: 用于创建 MAP_ANON 区域的文件描述符可用于传递一些 Mach VM 标志，如果没有与该区域关联的此类标志，则可以将其指定为 -1。 Mach VM 标志在 <mach/vm_statistics.h> 中定义，当前适用于 mmap 的标志是：

VM_FLAGS_PURGABLE 用于创建Mach可清除（即，volatile可见性）内存。

VM_MAKE_TAG(tag) 将 8 位标签与区域相关联。<mach/vm_statistics.h> 定义了一些预设tags（带有 VM_MEMORY_ 前缀）。鼓励用户使用 240 到 255 之间的tags。这些tags被用于vmmap(1) 等工具来帮助识别特定的内存区域。

MAP_FILE 从常规文件映射。（这是默认映射类型，无需指定。）

MAP_FIXED 不允许系统选择与指定地址不同的地址。如果无法使用指定的地址，mmap() 将失败。如果指定了 MAP_FIXED，则 addr 必须是页面大小的倍数。如果 MAP_FIXED 请求成功，则 mmap() 建立的映射将替换从 addr 到 addr + len 范围内进程页面的任何先前映射。不鼓励使用此选项。

MAP_HASSEMAPHORE 通知内核该区域可能包含信号量并且可能需要特殊处理。

MAP_PRIVATE 修改是私有的（copy-on-write）。

MAP_SHARED 修改是共享的。

MAP_NOCACHE 此映射中的页面不会保留在内核的内存缓存中。如果系统内存不足，MAP_NOCACHE 映射中的页面将首先被回收。此标志适用于具有很少局部性的映射，并向内核提示在不久的将来不太可能再次需要此映射中的页面。

注意，应用程序必须指定 MAP_PRIVATE 或 MAP_SHARED。

close(2) 系统调用不会取消映射页面，有关详细信息，请参阅 munmap(2)。

当前设计不允许进程指定交换空间的位置。将来我们可能会定义一个额外的映射类型，MAP_SWAP，其中文件描述符参数指定应该进行交换的文件或设备。

返回值

成功完成后，mmap() 返回一个指向映射区域的指针。否则，返回 MAP_FAILED 值并设置 errno 以指示错误。

错误返回值

在以下情况下 mmap() 系统调用将失败：

[EACCES] 标志 PROT_READ 被指定为 prot 参数的一部分，并且 fd 未以可读的方式打开。标志 MAP_SHARED 和 PROT_WRITE 被指定为标志和 prot 参数的一部分，并且 fd 没有以可写方式打开。