Linux系统下追加记录到文件中的实例代码解读

今日阅读Linux程序设计第四版，找到一个使用mmap函数的实例

问题描述

该程序主要定义一个结构体，随后利用mmap，msync以及munmap函数对其进行内容追加，定位以及修改内容的操作。

先自己实现该代码，随后进行编译

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct{
    int integer;
    char string[24];
} RECORD;

#define NRECORDS (100)

int main()
{
    RECORD record, *mapped;
    int i, f;
    FILE *fp;

    fp = fopen("records.dat","w+");
    for(i = 0 ; i < NRECORDS; i++)
    {

        record.integer = i;
        sprintf(record.string,"RECORD-%d",i);
        fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);

    }
    fclose(fp);

    fp = fopen("records.dat","r+");
    fseek(fp,43*sizeof(record),SEEK_SET);
    fread(&record,sizeof(record),1,fp);

    record.integer = 143;
    sprintf(record.string,"RECORD-%d",record.integer);

    fseek(fp,43*sizeof(record),SEEK_SET);
    fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);
    fclose(fp);

    f = open("records.dat",O_RDWR);
    mapped = (RECORD *)mmap(0,NRECORDS*sizeof(record),PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,f,0);

    mapped[43].integer = 243;
    sprintf(mapped[43].string,"RECORD-%d",mapped[43].integer);

    msync((void *)mapped, NRECORDS*sizeof(record),MS_ASYNC);
    munmap((void *)mapped,NRECORDS*sizeof(record));
    close(f);

    exit(0);
}

随后逐行进行解读

	RECORD record, *mapped;
    int i, f;
    FILE *fp;

    fp = fopen("records.dat","w+");
    for(i = 0 ; i < NRECORDS; i++)
    {

        record.integer = i;
        sprintf(record.string,"RECORD-%d",i);
        fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);

    }

先fopen创建一个records.dat文件，随后for循环100次，每次record结构体内integer整形值+1，将RECORD结构体record内的integer整形值设定为i

使用sprintf函数，发送格式化输出到record的string字符串中，然后使用fread函数，

fwrite 用于写记录，这里的记录是指一串固定长度的字节，比如一个 int、一个结构体或者一个定长数组。

fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);

意思为，从fp流中取得1*sizeof（record）个大小的字节，存放到record结构体当中

    fp = fopen("records.dat","r+");
    fseek(fp,43*sizeof(record),SEEK_SET);
    fread(&record,sizeof(record),1,fp);

    record.integer = 143;
    sprintf(record.string,"RECORD-%d",record.integer);

    fseek(fp,43*sizeof(record),SEEK_SET);
    fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);
    fclose(fp);

随后以读的方式打开record.dat文件，

fseek函数专用于重定向流的位置

参数声明

	int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)

• stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
• offset -- 这是相对 whence
  
  的偏移量，以字节为单位。
• whence -- 这是表示开始添加偏移 offset 的位置。它一般指定为下列常量之一，其中shence的参数可设置为：
  
  SEEK_SET 文件的开头
  
  SEEK_CUR 文件指针的当前位置
  
  SEEK_END 文件的末尾

	fseek(fp,43*sizeof(record),SEEK_SET);

意思为从打开的fp流开头往后第43个record的位置开始操作

	fread(&record,sizeof(record),1,fp);

    record.integer = 143;
    sprintf(record.string,"RECORD-%d",record.integer);

最后将从43号位置开始的record整个读出，放到record变量中，注意，使用指针，此时是从地址读取，因此内存中实际的RECORD【43】也发生了更改，然后将这个位置的string字符数组改为：RECORD-143

    fseek(fp,43*sizeof(record),SEEK_SET);
    fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);
    fclose(fp);

将该位置的record重新写回对应内存，关闭这个流

	f = open("records.dat",O_RDWR);
    mapped = (RECORD *)mmap(0,NRECORDS*sizeof(record),PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,f,0);

    mapped[43].integer = 243;
    sprintf(mapped[43].string,"RECORD-%d",mapped[43].integer);

    msync((void *)mapped, NRECORDS*sizeof(record),MS_ASYNC);
    munmap((void *)mapped,NRECORDS*sizeof(record));

继续打开records.dat文件，采用可读写方式打开

mmap函数用于建立内存映射，并返回映射首地址指针mapped

该步骤将定位到整个RECORD数组的首地址

并修改其中的43号位置的integer

mmap函数详细解释

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

• 参数start：指向欲映射的内存起始地址，通常设为 NULL，代表让系统自动选定地址，映射成功后返回该地址
• 参数length：代表将文件中多大的部分映射到内存。
• 参数prot：映射区域的保护方式。可以为以下几种方式的组合：
  
  PROT_EXEC 映射区域可被执行
  
  PROT_READ 映射区域可被读取
  
  PROT_WRITE 映射区域可被写入
  
  PROT_NONE 映射区域不能存取
• 参数flags：影响映射区域的各种特性
• 参数fd：要映射到内存中的文件描述符。
• 参数offset：文件映射的偏移量，通常设置为0

	msync((void *)mapped, NRECORDS*sizeof(record),MS_ASYNC);
    munmap((void *)mapped,NRECORDS*sizeof(record));

msync函数用于把从传入起始位置开始的修改写回到内存中

munmap函数可用于释放该内存段，将mapped指针指向的部分释放

Linux程序设计第四版一书中对这一部分解释如下：



其实此方法与上一步骤当中的内存映射方法达到目的相同

第一种方法通过定位到流的具体位置做出精确修改，第二种方法通过mmap函数将整个RECORD结构体数组的指针找到，通过该指针找到具体位置。因为在C中，数组本身就是一个指针。