Linux 内核 内存管理内存管理系统调用 ④ ( 代码示例 | mmap 创建内存映射 | munmap 删除内存映射 )

Posted 2022-04-17 韩曙亮

文章目录

• 一、mmap 创建内存映射代码示例
• • 1、fopen 打开或创建文件
  • 2、lseek 设置文件大小
  • 3、mmap 函数使用
  • 4、munmap 删除内存映射
• 二、完整代码示例

一、mmap 创建内存映射代码示例

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1、fopen 打开或创建文件

使用 fopen 函数 , 打开一个文件 , 此时文件可能不存在 , 需要创建文件 ;

    // 打开文件
    fd = open(argv[1], O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 00777);

2、lseek 设置文件大小

通过 lseek 函数 , 设置文件的大小 , 将文件偏移 sizeof(student) * 10 - 1 大小 , 就是设置文件大小设置为 10 个 student 结构体大小

    // 修改文件偏移量 , 将文件的读写位置指向文件头后 , 
    // 再增加 sizeof(student) * 10 - 1 偏移量 , 偏移量从 0 开始计算 ,
    // 该操作的作用是将文件大小设置为 10 个 student 结构体大小
    lseek(fd, sizeof(student) * 10 - 1, SEEK_SET);

3、mmap 函数使用

调用 mmap 函数 , 创建文件映射 , 相关参数作用如下 :

• NULL : 映射区的开始地址
• sizeof(student) * 1 : 文件映射区的长度
• PROT_READ | PROT_WRITE : 内存保护的标志位 , 该内存页的内容可以 读取 写入
• MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间
• fd : 文件描述符 , 被映射的文件
• 0 : 被映射文件的偏移量 , 从文件的哪个字节位置开始映射

如果返回 -1 指针 , 则说明 内存映射 创建失败 ;

    // 创建文件映射
    // NULL : 映射区的开始地址
    // sizeof(student) * 1 : 文件映射区的长度
    // PROT_READ | PROT_WRITE : 内存保护的标志位 , 该内存页的内容可以 读取 写入 
    // MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间
    // fd : 文件描述符 , 被映射的文件 
    // 0 : 被映射文件的偏移量 , 从文件的哪个字节位置开始映射
    p_student = (student*)mmap(NULL, sizeof(student) * 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    // mmap 文件映射创建失败
    if (p_student == (void*) - 1)
    
        printf("mmap 文件映射创建失败 !");
        return -1;
    

    // 创建完文件映射之后 , 文件描述符就可以释放了
    close(fd);

4、munmap 删除内存映射

调用 munmap 函数 , 删除 mmap 创建的 内存映射 ;

    // 删除文件映射 
    munmap(p_student, sizeof(student) * 10);

二、完整代码示例

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#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>

#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>


/*
    定义一个结构体 代表 " 学生 "
    结构体成员中设置一个 char* 字符串 和 int 类型数据
    分别代表 学生的 姓名 和 年龄
 */
typedef struct

    char name[4];  // 姓名
    int age;        // 年龄
student;


int main(int argc, char** argv)

    // 打开文件的 文件描述符
    int fd;

    // 循环控制变量
    int i;

    // 学生结构体指针 , 指向 student 结构体类型变量
    student* p_student;

    // 用于生成姓名字符串
    char name_char;

    // 打开文件
    fd = open(argv[1], O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 00777);

    // 修改文件偏移量 , 将文件的读写位置指向文件头后 , 
    // 再增加 sizeof(student) * 10 - 1 偏移量 , 偏移量从 0 开始计算 ,
    // 该操作的作用是将文件大小设置为 10 个 student 结构体大小
    lseek(fd, sizeof(student) * 10 - 1, SEEK_SET);

    // 向文件中写入数据 , 生成文件 
    write(fd, "", 1);

    // 创建文件映射
    // NULL : 映射区的开始地址
    // sizeof(student) * 1 : 文件映射区的长度
    // PROT_READ | PROT_WRITE : 内存保护的标志位 , 该内存页的内容可以 读取 写入 
    // MAP_SHARED : 指定映射关系 , 指的是该映射是进程的共享内存空间
    // fd : 文件描述符 , 被映射的文件 
    // 0 : 被映射文件的偏移量 , 从文件的哪个字节位置开始映射
    p_student = (student*)mmap(NULL, sizeof(student) * 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);

    // mmap 文件映射创建失败
    if (p_student == (void*) - 1)
    
        printf("mmap 文件映射创建失败 !");
        return -1;
    

    // 创建完文件映射之后 , 文件描述符就可以释放了
    close(fd);


    // 逐个字节拷贝
    name_char = 'A';
    for (i = 0; i < 10; i++)
    
        // 将字符串的第 1 个字节设置为 '\\0' , 这是 字符串的结尾 , 
        // 第 0 个字节就是字符串的实际内容 , 该字符串只有 1 个字符
        (*(p_student + i)).name[1] = '\\0';

        // 拷贝 字符串 到 p_student 指向的内存中 , 该内存是文件映射内存
        // 拷贝内存的同时 , 也会修改文件内容
        memcpy((*(p_student + i)).name, &name_char, 1);

        // 设置
        (*(p_student + i)).age = 1 + i;

        // 生成不同的字符 , 用于生成不同的 name 字符串
        name_char++;
    

    printf("文件初始化完毕 !\\n");

    // 休眠 8 秒
    sleep(8);

    // 删除文件映射 
    munmap(p_student, sizeof(student) * 10);

    printf("mmap 文件映射展示完毕 !\\n");
    return 0;

编译并执行代码 : 上述源码保存在 mmap_demo_01.c 文件中 , 执行

gcc mmap_demo_01.c -o mmap_demo_01

命令 , 编译上述源码 , 并输出可执行文件 mmap_demo_01 , 执行

./mmap_demo_01 file

命令 , 开始执行该应用程序 ;

执行结果如下 :

han@ubuntu:~/vscode/mmap$ gcc mmap_demo_01.c -o mmap_demo_01
han@ubuntu:~/vscode/mmap$ ./mmap_demo_01 file
文件初始化完毕 !
mmap 文件映射展示完毕 !
han@ubuntu:~/vscode/mmap$