Linux系统编程 —共享内存之mmap

共享内存概念

共享内存是通信效率最高的IPC方式，因为进程可以直接读写内存，而无需进行数据的拷备。但是它没有自带同步机制，需要配合信号量等方式来进行同步。

共享内存被创建以后，同一块物理内存被映射到了多个进程地址空间，当有一个进程修改了共享内存的数据，其余的进程均可看见所修改的内容，反之亦然。

mmap函数

函数原型：

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

返回值：

成功：返回创建的映射区首地址；

失败：返回MAP_FAILED

具体参数含义：

addr：指向映射区的首地址，这是由系统内核所决定的，一般设为NULL；

length：欲创建的映射区大小；

prot：映射区的权限，一般有如下几种：

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

flags：指映射区的标志位，MAP_FIXED与MAP_PRIVATE必须选择一个：

MAP_FIXED：对映射区所作的修改会反映到物理设备，但需要调用msync()或者munmap()；

MAP_PRIVATE：对映射区所作的修改不会反映到物理设备。

fd：创建的映射区的文件描述符；

offset：被映射文件的偏移量，一般设为0，表示从头开始映射。

mumap函数

函数原型：

int munmap(void *addr, size_t length);

函数作用：

如同malloc之后需要free一样，mmap调用创建的映射区使用完毕之后，需要调用munmap去释放。

例程

写进程：

 1#include <stdio.h>
 2#include <sys/mman.h>
 3#include <sys/types.h>
 4#include <sys/stat.h>
 5#include <fcntl.h>
 6#include <unistd.h>
 7#include <string.h>
 8
 9typedef struct
10{
11    int id;
12    char name[20];
13    char gender;
14}stu;
15
16int main(int argc, char *argv[])
17{
18    stu *p = NULL;
19    int fd = 0;
20    stu student = {10, "harry", 'm'};
21
22    if (argc < 2) {
23        printf("useage: ./a.out file\n");
24        return -1;
25    }
26
27    fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, 0664);
28    if (fd == -1) {
29        printf("ERROR: open failed!\n");
30        return -1;
31    }
32    ftruncate(fd, sizeof(stu));
33
34    p = mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
35    if (p == MAP_FAILED) {
36        printf("ERROR: mmap failed!\n");
37        return -1;
38    }
39
40    close(fd);
41
42    while (1) {
43        memcpy(p, &student, sizeof(stu));
44        student.id++;
45        sleep(2);
46    }
47    munmap(p, sizeof(stu));
48
49    return 0;
50}

读进程：

 1#include <stdio.h>
 2#include <sys/mman.h>
 3#include <sys/types.h>
 4#include <sys/stat.h>
 5#include <fcntl.h>
 6#include <unistd.h>
 7
 8typedef struct
 9{
10    int id;
11    char name[20];
12    char gender;
13}stu;
14
15int main(int argc, char *argv[])
16{
17    stu *p = NULL;
18    int fd = 0;
19
20    if (argc < 2) {
21        printf("useage: ./a.out file\n");
22        return -1;
23    }
24
25    fd = open(argv[1], O_RDONLY);
26    if (fd == -1) {
27        printf("ERROR: open failed!\n");
28        return -1;
29    }
30
31    p = mmap(NULL, sizeof(stu), PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
32    if (p == MAP_FAILED) {
33        printf("ERROR: mmap failed!\n");
34        return -1;
35    }
36
37    close(fd);
38
39    while (1) {
40        printf("id = %d, name = %s, gender = %c\n", p->id, p->name, p->gender);
41        sleep(2);
42    }
43
44    munmap(p, sizeof(stu));
45
46    return 0;
47}

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