Linux-mmap函数介绍

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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);

示例代码： http://zhoulifa.bokee.com/6614538.html

下面这个例子显示了把文件映射到内存的方法

源代码是：

/************关于本文档******************************************** 
*filename: mmap.c 
*purpose: 说明调用mmap把文件映射到内存的方法 
*wrote by: zhoulifa(zhoulifa@163.com) 周立发(http://zhoulifa.bokee.com) 
Linux爱好者 Linux知识传播者 SOHO族 开发者 最擅长C语言 
*date time:2008-01-27 18:59 上海大雪天，据说是多年不遇 
*Note: 任何人可以任意复制代码并运用这些文档，当然包括你的商业用途 
* 但请遵循GPL 
*Thanks to: 
*                Ubuntu 本程序在Ubuntu 7.10系统上测试完全正常 
*                Google.com 我通常通过google搜索发现许多有用的资料 
*Hope:希望越来越多的人贡献自己的力量，为科学技术发展出力 
* 科技站在巨人的肩膀上进步更快！感谢有开源前辈的贡献！ 
*********************************************************************/ 
#include <sys/mman.h> /* for mmap and munmap */ 
#include <sys/types.h> /* for open */ 
#include <sys/stat.h> /* for open */ 
#include <fcntl.h>     /* for open */ 
#include <unistd.h>    /* for lseek and write */ 
#include <stdio.h> 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    int fd; 
    char *mapped_mem, * p; 
    int flength = 1024; 
    void * start_addr = 0; 
 
    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR); 
    flength = lseek(fd, 1, SEEK_END); 
    write(fd, "\0", 1); /* 在文件最后添加一个空字符，以便下面printf正常工作 */ 
    lseek(fd, 0, SEEK_SET); 
    mapped_mem = mmap(start_addr, flength, PROT_READ,        //允许读 
                      MAP_PRIVATE,       //不允许其它进程访问此内存区域 
                      fd, 0); 
    /* 使用映射区域. */ 
    printf("%s\n", mapped_mem); /* 为了保证这里工作正常，参数传递的文件名最好是一个文本文件 */ 
    close(fd); 
    munmap(mapped_mem, flength); 
    return 0; 
}

编译运行此程序：
gcc -Wall mmap.c
./a.out text_filename

上面的方法因为用了PROT_READ，所以只能读取文件里的内容，不能修改，如果换成PROT_WRITE就可以修改文件的内容了。又由于用了MAAP_PRIVATE所以只能此进程使用此内存区域，如果换成MAP_SHARED，则可以被其它进程访问，比如下面的：

#include <sys/mman.h> /* for mmap and munmap */ 
#include <sys/types.h> /* for open */ 
#include <sys/stat.h> /* for open */ 
#include <fcntl.h>     /* for open */ 
#include <unistd.h>    /* for lseek and write */ 
#include <stdio.h> 
#include <string.h> /* for memcpy */ 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    int fd; 
    char *mapped_mem, * p; 
    int flength = 1024; 
    void * start_addr = 0; 
 
    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR); 
    flength = lseek(fd, 1, SEEK_END); 
    write(fd, "\0", 1); /* 在文件最后添加一个空字符，以便下面printf正常工作 */ 
    lseek(fd, 0, SEEK_SET); 
    start_addr = 0x80000; 
    mapped_mem = mmap(start_addr, flength, PROT_READ|PROT_WRITE, //允许写入 
                      MAP_SHARED,       //允许其它进程访问此内存区域 
                      fd, 0); 
/* 使用映射区域. */ 
    printf("%s\n", mapped_mem);
/* 为了保证这里工作正常，参数传递的文件名最好是一个文本文 */ 
    while((p = strstr(mapped_mem, "Hello"))) {
/* 此处来修改文件 内容 */ 
        memcpy(p, "Linux", 5); 
        p += 5; 
    } 
    close(fd); 
    munmap(mapped_mem, flength); 
    return 0; 
}

man -a mmap 看更详细的信息

(flying5)

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