9.8.4 使用 mmap 函数的用户级内存映射

9.8.4 使用 mmap 函数的用户级内存映射

Linux 进程可以使用 mmap 函数来创建新的虚拟内存区域，并将对象映射到这些区域中。

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

void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags,
           int fd, off_t offset);

返回： 若成功时则为指向映射区域的指针，若出错则为 MAP_FAILED（-1）。

mmap 函数要求内核创建一个新的虚拟内存区域，最好是从地址 start 开始的一个区域，并将文件描述符 fd 指定的对象的一个连续的片（chunk）映射到这个新的区域。连续的对象片大小为 length 字节，从距文件开始处偏移量为 offset 字节的地方开始。start 地址仅仅是一个暗示，通常被定义为 NULL。为了我们的目的，我们总是假设起始地址为 NULL。图 9-32 描述了这些参数的意义。

mmap 参数的可视化解释

图 9-32 mmap 参数的可视化解释

参数 prot 包含描述新映射的虚拟内存区域的访问权限位（即在相应区域结构中的 vm_prot 位）。

  • PROT_EXEC：这个区域内的页面由可以被 CPU 执行的指令组成。
  • PROT_READ：这个区域内的页面可读。
  • PROT_WRITE：这个区域内的页面可写。
  • PROT_NONE：这个区域内的页面不能被访问。

参数 flags 由描述被映射对象类型的位组成。如果设置了 MAP_ANON 标记位，那么被映射的对象就是一个匿名对象，而相应的虚拟页面是请求二进制零的。MAP_PRIVATE 表示被映射的对象是一个私有的、写时复制的对象，而 MAP_SHARED 表示是一个共享对象。例如

bufp = Mmap(NULL, size, PROT_READ, MAP_PRIVATE|MAP_ANON, 0, 0);

让内核创建一个新的包含 size 字节的只读、私有、请求二进制零的虚拟内存区域。如果调用成功，那么 bufp 包含新区域的地址。

munmap 函数删除虚拟内存的区域：

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

int munmap(void *start, size_t length);

返回： 若成功则为 0，若出错则为 -1。

munmap 函数删除从虚拟地址 start 开始的，由接下来 length 字节组成的区域。接下来对已删除区域的引用会导致段错误。

练习题 9.5 编写一个 C 程序 mmapcopy.c，使用 mmap 将一个任意大小的磁盘文件复制到 stdout。输入文件的名字必须作为一个命令行参数来传递。