【C语言】mmap函数

mmap是一种在Unix/Linux操作系统中将文件映射到进程的地址空间的方法，它允许程序像访问内存一样访问文件。这种方法可以提高文件访问的速度和效率，特别是对于大文件而言。

以下是mmap的基本使用方法：

1. 包含头文件：

在使用mmap函数之前，需要包含<sys/mman.h>和<fcntl.h>这两个头文件。

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

2. 打开文件：

使用open函数打开要映射的文件，并获取文件描述符。

int fd = open("file.txt", O_RDONLY);  
if (fd == -1) {  
    perror("Error opening file");  
    exit(EXIT_FAILURE);  
}

3. 调用mmap函数：

使用mmap函数将文件映射到进程的地址空间。

size_t length = ...; // 文件的大小或要映射的区域的大小。可以使用lseek和ftell函数获取文件的大小。
void *addr = mmap(NULL, length, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);  
if (addr == MAP_FAILED) {  
    perror("Error mapping file");  
    exit(EXIT_FAILURE);  
}

在这里，mmap的参数包括：

• NULL：让操作系统选择映射区域的起始地址。
• length：要映射的区域的长度。
• PROT_READ：映射区域的保护方式，这里是只读。也可以是PROT_WRITE（写）、PROT_EXEC（执行）等。
• MAP_SHARED：映射的共享选项，这里是共享映射。也可以是MAP_PRIVATE（私有映射）。
• fd：文件的描述符。
• 0：文件映射的偏移量，这里是从文件的开始处映射。

4. 访问映射区域：

现在，可以通过指针addr像访问内存一样访问文件的内容。

如果映射区域的保护方式允许写操作，那么可以直接修改映射区域的内容来修改文件的内容。

如果使用了MAP_SHARED共享选项，并且修改了文件的内容，需要使用msync函数将修改同步到磁盘上的文件。

5. 解除映射：

当不再需要映射时，使用munmap函数解除映射。

if (munmap(addr, length) == -1) {  
    perror("Error unmapping file");  
    exit(EXIT_FAILURE);  
}

6. 关闭文件：

最后，不要忘记关闭文件。

close(fd);

7. 错误处理：

在使用mmap时，要注意检查错误并进行适当的错误处理。例如，如果文件打开失败或映射失败，应该处理这些错误。在上面的示例代码中，我们使用了perror函数来打印错误信息，并在错误发生时退出程序。在实际应用中，你可能需要根据具体情况采取更复杂的错误处理策略。

8. 一个示例：

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <sys/mman.h>  
#include <sys/stat.h>  
#include <unistd.h>  
  
int main() {  
    int fd = open("example.txt", O_RDWR | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);  
    if (fd == -1) {  
        perror("Error opening file");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    off_t length = lseek(fd, 0, SEEK_END);  
    lseek(fd, 0, SEEK_SET);  
  
    void *addr = mmap(NULL, length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);  
    if (addr == MAP_FAILED) {  
        perror("Error mapping file");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    // 读写操作...  
    sprintf((char *) addr, "Hello, mmap!");  
    msync(addr, length, MS_SYNC);  
  
    if (munmap(addr, length) == -1) {  
        perror("Error unmapping file");  
        exit(EXIT_FAILURE);  
    }  
  
    close(fd);  
    return 0;  
}

上述代码示例展示了一个基本的使用mmap的流程。需要注意的是，mmap的使用要谨慎，避免出现内存泄漏和非法访问等问题。同时，错误处理也是使用mmap时需要注意的重要方面。在实际应用中，你可能需要根据具体情况采取更复杂的错误处理策略。