mmap函数介绍

最新推荐文章于 2024-02-13 11:17:43 发布

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#buffer #unix #function #file #struct #object

本文深入探讨了Unix/Linux环境下mmap函数的应用，解释了其如何通过映射文件到进程地址空间来提高文件访问速度，特别适用于频繁访问文件并进行指针移动的情况。详细阐述了mmap函数的参数及其功能，包括映射文件到内存、设置访问权限和映射位置。并通过实例展示了如何使用mmap优化文件访问效率。

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：

这里不再详细介绍mmap的参数，读者可参考mmap手册页或者《Unix Netword programming》卷二12.2节获得进一步的信息。

         最后，举个例子来结束本节。4.2节说过，Fileinformation数组是以二进制的形式写进一个叫inforindex的文件中。那么，当要访问Fileinformation数组时，代码类似这样：
struct stat st;
char buffer=” inforindex”;
Fileinformation *_fileinfoIndexptr = NULL;
if(stat(buffer,&st)<0)
{
       fprintf(stderr,"error to stat %s\n",buffer);
       exit(-1);
}

// mmap the inforindex to _fileinfoIndexptr
int fd=open(buffer, O_RDONLY);
if(fd<0)
{
       printf("error to open %s\n",buffer);
       exit(-1);
}
_fileinfoIndexptr   = (Fileinformation*)mmap(NULL,st.st_size, PROT_READ,MAP_SHARED,fd,0);

if(MAP_FAILED == _fileinfoIndexptr)
{
printf("error to mmap %s\n",buffer);
close(fd);
exit(-1);
}
close(fd);

lilint1211@gmail.com

原文地址： http://hi.baidu.com/weichao_zju/blog/item/53224ed96a99442d10df9b5b.html