广州公安局门户网站/中国今日新闻
mmap 是 Linux 中用于内存映射的系统调用，允许将文件或设备直接映射到进程的地址空间，从而实现高效的文件访问或进程间通信。以下是对其概念和使用方案的详细说明：
1. 核心概念
- 内存映射：将文件内容直接关联到进程的虚拟内存空间，使得文件操作如同内存读写，避免频繁的
read/write系统调用。 - 优势：减少数据拷贝、支持随机访问、便于共享内存。
- 场景：大文件处理、进程间通信、高效I/O操作。
2. 函数原型
#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);
3. 参数详解
addr: 建议的映射起始地址，通常设为NULL（由内核选择）。length: 映射区域的长度。prot: 内存保护模式（按位或组合）：PROT_READ（可读）PROT_WRITE（可写）PROT_EXEC（可执行）PROT_NONE（不可访问）
flags: 映射类型和属性（常用值）：MAP_SHARED：修改同步到文件，多进程共享。MAP_PRIVATE：写时复制，修改不写入文件。MAP_ANONYMOUS：匿名映射（不依赖文件，用于进程间共享内存）。
fd: 文件描述符（匿名映射时设为-1）。offset: 文件中的偏移量（通常为0）。
4. 使用步骤
- 打开文件：获取文件描述符
fd。 - 获取文件信息：如通过
fstat获取文件大小。 - 调用
mmap：创建内存映射，获得指向映射区域的指针。 - 操作内存：通过指针读写数据（如操作数组）。
- 解除映射：使用
munmap释放内存。 - 关闭文件：关闭文件描述符。
5. 示例代码
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 1. 打开文件int fd = open("example.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0666);if (fd == -1) {perror("open");exit(EXIT_FAILURE);}// 2. 调整文件大小（确保足够大）ftruncate(fd, 4096); // 扩展为 4KB// 3. 创建内存映射void *addr = mmap(NULL, 4096, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);if (addr == MAP_FAILED) {perror("mmap");close(fd);exit(EXIT_FAILURE);}// 4. 操作映射内存sprintf((char *)addr, "Hello from mmap!");printf("File content: %s\n", (char *)addr);// 5. 解除映射并清理if (munmap(addr, 4096) == -1) {perror("munmap");}close(fd);return 0;
}
6. 注意事项
- 文件大小与映射长度：若映射长度超出文件大小，访问超出部分会触发
SIGBUS。需提前用ftruncate调整文件大小。 - 权限匹配：
prot参数需与文件打开模式兼容（如只读文件不可写）。 - 同步数据：
MAP_SHARED修改会由内核异步写回文件，立即同步需调用msync。 - 错误处理：检查
mmap返回值是否为MAP_FAILED，处理errno。 - 信号处理：非法访问可能触发
SIGSEGV（段错误）或SIGBUS（总线错误）。 - 匿名映射：使用
MAP_ANONYMOUS和fd = -1创建进程间共享内存。
7. 常见用途
- 高效文件I/O：处理大文件时减少拷贝开销。
- 进程间通信 (IPC)：共享内存通过
MAP_SHARED映射同一文件。 - 内存分配：替代
malloc进行大块内存分配（如glibc的malloc实现）。
正确使用 mmap 可显著提升性能，但需谨慎处理边界条件和错误，确保程序健壮性。