内存映射简单使用

内存映射

1.常用方法

   #include <sys/mman.h>

   void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,
              int fd, off_t offset);
   int munmap(void *addr, size_t length);
成功，返回存储器起始地址；失败，返回MAP_FAILED

addr：指定映射存储区的起始地址，通常设置为0，表示由系统选择起始地址。

length：存储地址大小。

prot：映射存储区的保护要求。PROT_READ，存储器可读；PROT_WRITE，存储区可写；PROT_EXEC，存储区可执行；PROT_NONE，存储区不可访问。保护要求不能超过文件open模式访问权限。

flags：MAP_SHARED，表示对映射区的修改，相当于对文件的修改；MAP_PRIVATE，表示对映射区的修改，只是对文件副本的修改，原文件不变。一般设置flags为MAP_SHARED。

fd：映射存储区对应的文件。

offset：偏移量。

2.实例

1.创建两个进程，使用映射内存读写文件中的数据。

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

#define MEM_SIZE 1024
#define PATH "/tmp/out"

int main(int argc, char const *argv[])
{
    void *ptr;
    int fd;
    pid_t pid;
    struct stat stat_buf;
    if(argc < 2){
        fprintf(stderr, "argv error.\n");
        exit(1);
    }
    if ((fd = open(PATH, O_CREAT | O_RDWR, 0660)) < 0)
    {
        perror("open()");
        exit(1);
    }
    if(fstat(fd, &stat_buf) < 0){
        perror("fstat()");
        exit(1);
    }
    //被映射的文件如果大小小于映射存储区的大小，对存储区的修改超过了文件大小，会导致数据丢失。
    //新创建的文件，大小为0，不对文件进行扩展，对相关存储区的第一次引用时会产生SIGBUS信号。
    if(stat_buf.st_size < MEM_SIZE){
        ftruncate(fd, MEM_SIZE);
    }
    ptr = mmap(NULL, MEM_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (ptr == MAP_FAILED)
    {
        perror("mmap()");
        exit(1);
    }
    close(fd);
    pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork()");
        exit(1);
    }
    if (pid == 0)
    { //child
        memset(ptr, 0, MEM_SIZE);
        strcpy(ptr, argv[1]);
    }
    else
    { //parent
        wait(NULL);
        puts(ptr);
    }
    munmap(ptr, MEM_SIZE);
    exit(0);
}

falgs为MAP_SHARED，执行结果：
shbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ ./mmap1 "Hello world"
Hello world
shbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ cat /tmp/out
Hello worldshbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ ./mmap1 "Good morning"
Good morning
shbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ cat /tmp/out
Good morningshbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ 
    
falgs为MAP_PRIVATE，执行结果：    
shbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ cat /tmp/out
Good morningshbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ ./mmap1 "Hello world"
Good morning
shbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ cat /tmp/out
Good morningshbj@ubuntu:~/develop/workspace/c/hio$ 

对比两组执行结果，可以看出flags参数为MAP_SHARED，对映射区的进行修改，对应的文件也修改了；MAP_PRIVATE，对映射区进行修改，映射区中的内容改变了，但是原文件中的内容没有改变。

3.注意

1. 被映射的文件如果大小小于映射存储区的大小，对存储区的修改超过了文件大小，会导致数据丢失。
2. 如果文件大小为0（如新建的文件），不对文件进行拓展，对相关存储区的第一次引用时会产生SIGBUS信号，导致进程终止。
3. 所以使用内存映射时，要先调用fstat()函数获取到文件大小，再根据文件大小是否为0或小于存储区的大小，判断是否调用ftruncate()函数对文件进行扩展。