mmap函数介绍

mmap函数介绍

mmap函数是unix/linux下的系统调用，来看《Unix Netword programming》卷二12.2节对mmap的介绍：
The mmap function maps either a file or a Posix shared memory object into the address space of a process.We use this function for three purposes:
1. with a regular file to provide memory-mapped I/O
2. with special files to provide anonymous memory mappings
3. with shm_open to provide Posix shared memory between unrelated processes

          mmap系统调用并不是完全为了用于共享内存而设计的。它本身提供了不同于一般对普通文件的访问方式，进程可以像读写内存一样对普通文件的操作。而Posix或系统V的共享内存IPC则纯粹用于共享目的，当然mmap()实现共享内存也是其主要应用之一。
          mmap系统调用使得进程之间通过映射同一个普通文件实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问，不必再调用read()，write（）等操作。

          我们的程序中大量运用了mmap，用到的正是mmap的这种“像访问普通内存一样对文件进行访问”的功能。实践证明，当要对一个文件频繁的进行访问，并且指针来回移动时，调用mmap比用常规的方法快很多。
          来看看mmap的定义：
void *mmap(void *addr, size_t len, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

          参数fd为即将映射到进程空间的文件描述字，一般由open()返回，同时，fd可以指定为-1，此时须指定flags参数中的MAP_ANON，表明进行的是匿名映射（不涉及具体的文件名，避免了文件的创建及打开，很显然只能用于具有亲缘关系的进程间通信）。

          len是映射到调用进程地址空间的字节数，它从被映射文件开头offset个字节开始算起。

          prot参数指定共享内存的访问权限。可取如下几个值的或：PROT_READ（可读）,PROT_WRITE（可写）,PROT_EXEC（可执行）,PROT_NONE（不可访问）。

          flags由以下几个常值指定：MAP_SHARED, MAP_PRIVATE, MAP_FIXED。其中，MAP_SHARED,MAP_PRIVATE必选其一，而MAP_FIXED则不推荐使用。
          如果指定为MAP_SHARED，则对映射的内存所做的修改同样影响到文件。如果是MAP_PRIVATE，则对映射的内存所做的修改仅对该进程可见，对文件没有影响。

          offset参数一般设为0，表示从文件头开始映射。

          参数addr指定文件应被映射到进程空间的起始地址，一般被指定一个空指针，此时选择起始地址的任务留给内核来完成。函数的返回值为最后文件映射到进程空间的地址，进程可直接操作起始地址为该值的有效地址。

          看看下面这个图(来自《Unix Netword programming》卷二12.2节)，对mmap进一步加深印象：

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mmap函数用来将文件映射进内存。需要指出的是这里的内存指的是虚拟内存。

mmap函数可以将一个文件的内容映射到内存，这样就可以直接对该内存进行操作，从而省去IO操作。

下面是一个小例子：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 #include<string.h>
 4 #include<error.h>
 5 #include<fcntl.h>
 6 #include<sys/mman.h>
 7 #include<unistd.h>
 8 int main(int argc,char *argv[]){
 9     int fd,len;
10     char *ptr;
11     if(argc<2){
12         printf("please enter a file\n");    
13         return 0;
14     }   
15     if((fd=open(argv[1],O_RDWR))<0){
16         perror("open file error");
17         return -1; 
18     }   
19     len=lseek(fd,0,SEEK_END);   
20     ptr=mmap(NULL,len,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0);//读写得和open函数的标志相一致，否则会报错
21     if(ptr==MAP_FAILED){
22         perror("mmap error");
23         close(fd);
24         return -1; 
25     }   
26     close(fd);//关闭文件也ok
27     printf("length is %d\n",strlen(ptr));
28     printf("the %s content is:\n%s\n",argv[1],ptr);
29     ptr[0]='c';//修改其中的一个内容
30     printf("the %s content is:\n%s\n",argv[1],ptr);
31     munmap(ptr,len);//将改变的文件写入内存
32     return 0;
33 }