Linux系统编程 —共享内存之mmap

科技2026-01-03 10

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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