mmap函数说明

mmap() 可以把磁盘文件的一部分直接映射到内存，这样文件中的位置直接就有对应的内存地址，对文件的读写可以直接用指针来做而不需要read/write函数。
函数参数说明：

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

参数说明：

addr： mmap函数中如果addr参数为NULL，内核会自己在进程地址空间中选择合适的地址建立映射。如果addr不是NULL，则给内核一个提示，应该从什么地址开始映射，内核会选择addr之上的某个合适的地址开始映射。建立映射后，真正的映射首地址通过返回值可以得到。
length: len参数是需要映射的那一部分文件的长度。
offset：offset参数表示从文件的什么位置开始映射，必须是页大小4kb的整数倍（在32位体系统结构上通常是4K，也就是4096 、8192、12288。。。。）
fd：filedes是代表该文件的描述符。
prot：prot参数有四种取值：
- PROT_EXEC表示映射的这一段可执行，例如映射共享库
- PROT_READ表示映射的这一段可读
- PROT_WRITE表示映射的这一段可写
- PROT_NONE表示映射的这一段不可访问
flags：flags参数有很多种取值，常用的两种如下，其它取值可通过命令man mmap查看
- MAP_SHARED多个进程对同一个文件的映射是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程也会看到这种变化。
- MAP_PRIVATE多个进程对同一个文件的映射不是共享的，一个进程对映射的内存做了修改，另一个进程并不会看到这种变化，也不会真的写到文件中去。

一、用法


int main(){
    // 文件的权限，0644表示用户拥有者具有读写权限，组用户和其它用户具有只读权限，具体说明请看博客：https://blog.csdn.net/mlz_2/article/details/105250259
    const int32_t mode = 0644;
    // 以读写方式打开文件，返回文件描述符；
    // O_RDWR ：文件可读可写
    // O_CREAT ：若文件不存在，自动创建.注意：不会自动创建目录，目录必须存在，否则创建失败
    // O_LARGEFILE ：open函数在32位机器下，不能直接支持超过2G的文件。加上 O_LARGEFILE 参数就可以支持，O_LARGEFILE 就是为了大文件读写准备的参数
    int fd = open("/root/2.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_LARGEFILE,mode);
    //stat结构体内存储的是文件信息
    struct stat fileStat;
    // 打开文件信息，并将信息注入到 fileStat变量，通过文件描述符获取文件对应的属性
    fstat(fd, &fileStat);
    printf("文件大小：%ld\n",fileStat.st_size);
    int len = 128;
    // 开启内存映射，成功完成后，mmap（）返回一个指向映射的指针区域。否则，将返回值MAP_FAILED，并将errno设置为指示错误。
    char *data = (char *)mmap(nullptr,len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(data == MAP_FAILED){ // 其实 MAP_FAILED 就是空指针
        // 若失败，打印错误码
        ::fprintf(stderr,"map failed,errno:%s\n",strerror(errno));
        data = nullptr;
        return errno;
    }
    // 将0 ~ 128字节的内容都设为x
    memset(data,'x',len);
    return 0;
}

1、运行

以上代码看似没啥问题，我们假设 2.txt 文件不存在，运行后会虽然自动创建文件，但是在运行的过程中崩溃自动退出了；如下图

可以看到程序崩溃后返回了 255 的错误码了！在C++中，程序崩溃后返回255表示程序异常终止。这通常是由于程序访问了无效的内存地址、发生了除以零等错误导致的。在操作系统中，返回值为255通常表示程序执行失败或出现了未知的错误。

2、文件扩容

大家发现没，上面的程序之所以会崩溃，是因为文件的大小为0啊，你文件都没有容量，你咋装的下内容呢？那么接下来，我们就需要改造一下，加上扩容的逻辑；如下：


int main(){
    // 文件的权限，0644表示用户拥有者具有读写权限，组用户和其它用户具有只读权限，具体说明请看博客：https://blog.csdn.net/mlz_2/article/details/105250259
    const int32_t mode = 0644;
    // 以读写方式打开文件，返回文件描述符；
    // O_RDWR ：文件可读可写
    // O_CREAT ：若文件不存在，自动创建.注意：不会自动创建目录，目录必须存在，否则创建失败
    // O_LARGEFILE ：open函数在32位机器下，不能直接支持超过2G的文件。加上 O_LARGEFILE 参数就可以支持，O_LARGEFILE 就是为了大文件读写准备的参数
    int fd = open("/root/2.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_LARGEFILE,mode);
    //stat结构体内存储的是文件信息
    struct stat fileStat;
    // 打开文件信息，并将信息注入到 fileStat变量，通过文件描述符获取文件对应的属性
    fstat(fd, &fileStat);
    printf("文件大小：%ld\n",fileStat.st_size);
    int len = 128;
    // 开启内存映射，成功完成后，mmap（）返回一个指向映射的指针区域。否则，将返回值MAP_FAILED，并将errno设置为指示错误。
    char *data = (char *)mmap(nullptr,len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(data == MAP_FAILED){ // 其实 MAP_FAILED 就是空指针
        // 若失败，打印错误码
        ::fprintf(stderr,"map failed,errno:%s\n",strerror(errno));
        data = nullptr;
        return errno;
    }
    // 判断文件大小是否大于写入的内容
    if(fileStat.st_size < len){
        printf("触发文件扩容\n");
        // 文件扩容，如果不扩容，写入的内容太大的话，文件就装不下这么大的内容，会自动截取内容；
        ftruncate(fd, len);
    }
    // 将0 ~ 128字节的内容都设为x
    memset(data,'x',len);
    return 0;
}

关键代码

ftruncate(fd, len);

现在我们再次运行，发下一切正常了，也没有崩溃

文件里面也确实写入了128个x，不信的小伙伴可以数数看；

二、mmap的坑：修改offset参数

接下来我们来修改一下 mmap函数中 offset 的值，改为4，表示从文件的第4个字节开始映射，映射128个字节，因为字节数是从0开始的，也就是映射了文件的第 5~133 字节的内容；


int main(){
    const int32_t mode = 0644;
    int fd = open("/root/2.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_LARGEFILE,mode);
    struct stat fileStat;
    fstat(fd, &fileStat);
    printf("文件大小：%ld\n",fileStat.st_size);
    int len = 128;
    char *data = (char *)mmap(nullptr,len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 4);
    if(data == MAP_FAILED){
        ::fprintf(stderr,"map failed,errno:%s\n",strerror(errno));
        data = nullptr;
        return errno;
    }
    // 判断文件大小是否大于写入的内容
    if(fileStat.st_size < len){
        printf("触发文件扩容\n");
        // 文件扩容，如果不扩容，写入的内容太大的话，文件就装不下这么大的内容，会自动截取内容；
        ftruncate(fd, len);
    }
    memset(data,'x',len);
    return 0;
}

但是运行后他又报错了，这次不是崩溃，而是程序捕捉到了错误信息，手动进行退出运行的操作；这个错误信息也很明显，
Invalid argument 表示无效的参数；

还记得我们文章最开始的函数说明里面吗？offset参数必须是页大小4kb的整数倍，这个4kb指的是4096 字节，而不是4 字节，但是现在又有一个问题，我们文件没这么大呀，只有128个字节，怎么办呢？其实很简单，既然不够，那就扩大一点；超过4096就行啦；那么就先扩大文件到4224字节，然后在从4096开始映射128个字节；为什么是4224呢？因为 4096+128 =4224，代码如下：

int main(){
    // 文件的权限，0644表示用户拥有者具有读写权限，组用户和其它用户具有只读权限，具体说明请看博客：https://blog.csdn.net/mlz_2/article/details/105250259
    const int32_t mode = 0644;
    // 以读写方式打开文件，返回文件描述符；
    // O_RDWR ：文件可读可写
    // O_CREAT ：若文件不存在，自动创建.注意：不会自动创建目录，目录必须存在，否则创建失败
    // O_LARGEFILE ：open函数在32位机器下，不能直接支持超过2G的文件。加上 O_LARGEFILE 参数就可以支持，O_LARGEFILE 就是为了大文件读写准备的参数
    int fd = open("/root/2.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_LARGEFILE,mode);
    //stat结构体内存储的是文件信息
    struct stat fileStat;
    // 打开文件信息，并将信息注入到 fileStat变量，通过文件描述符获取文件对应的属性
    fstat(fd, &fileStat);
    printf("文件大小：%ld\n",fileStat.st_size);
    int len = 4224;
    // 开启内存映射，成功完成后，mmap（）返回一个指向映射的指针区域。否则，将返回值MAP_FAILED，并将errno设置为指示错误。
    char *data = (char *)mmap(nullptr,len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(data == MAP_FAILED){ // 其实 MAP_FAILED 就是空指针
        // 若失败，打印错误码
        ::fprintf(stderr,"map failed,errno:%s\n",strerror(errno));
        data = nullptr;
        return errno;
    }
    // 判断文件大小是否大于写入的内容
    if(fileStat.st_size < len){
        printf("触发文件扩容\n");
        // 文件扩容，如果不扩容，写入的内容太大的话，文件就装不下这么大的内容，会自动截取内容；
        ftruncate(fd, len);
    }
    memset(data,'x',len);
    // 解除映射
    munmap(data,len);
    // 重新映射，从4096开始映射128个字节
    int new_len = 128;
    data = (char *)mmap(nullptr,new_len , PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 4096);
    // 将 第4906之后的128个字节都设为c
    memset(data,'c',new_len);
    // 解除映射
    munmap(data,new_len);
    close(fd);
    return 0;
}

运行后控制台显示以下内容，没有报错，很好

在看看文件，最后的128个字节都是 c，至此，完美！！！

完

初学者学习mmap其实并不友好，因为学习资料太少了，特别是有一些坑，初学者是一定会遇到的；

linux函数 mmap详解

mmap函数说明

一、用法

1、运行

2、文件扩容

二、mmap的坑：修改offset参数

完