Linux中mmap函数使用

一、前言

除了标准的文件IO，例如open，read，write，内核还提供接口运行应用将文件map到内存，使得内存中的一个字节与文件中的一个字节一一对应。这就是今天要说的mmap，它在android中的用处非常多，比如binder，还有腾讯的开源的IO框架MMKV。这里简单记录下使用。

二、优势和缺势

• 优势

  1 .读写文件避免了 read() 和 write() 系统调用，也避免了数据的拷贝。
  2 .多个进程 map 同一个对象，可以共享数据。
  3 .可以直接使用指针来跳转到文件某个位置，不必使用 lseek() 系统调用。

• 劣势

  1 .内存浪费。由于必须要使用整数页的内存。
  
  mmap原理

三、mmap使用方法

1#include <sys/mman.h>
2
3void * mmap (void *addr,
4             size_t len,
5             int prot,
6             int flags,
7             int fd,
8             off_t offset);

• addr
  这个参数是建议地址（hint），没有特别需求一般设为0。这个函数会返回一个实际 map 的地址。

• len
  文件长度。

• prot
  表明对这块内存的保护方式，不可与文件访问方式冲突。
  PROT_NONE
  无权限，基本没有用
  PROT_READ
  读权限
  PROT_WRITE
  写权限
  PROT_EXEC
  执行权限

• flags
  描述了映射的类型。
  MAP_FIXED
  开启这个选项，则 addr 参数指定的地址是作为必须而不是建议。如果由于空间不足等问题无法映射则调用失败。不建议使用。
  MAP_PRIVATE
  表明这个映射不是共享的。文件使用 copy on write 机制映射，任何内存中的改动并不反映到文件之中。也不反映到其他映射了这个文件的进程之中。如果只需要读取某个文件而不改变文件内容，可以使用这种模式。
  MAP_SHARED
  和其他进程共享这个文件。往内存中写入相当于往文件中写入。会影响映射了这个文件的其他进程。与 MAP_PRIVATE冲突。

• fd
  文件描述符。进行 map 之后，文件的引用计数会增加。因此，我们可以在 map 结束后关闭 fd，进程仍然可以访问它。当我们 unmap 或者结束进程，引用计数会减少。

• offset
  文件偏移，从文件起始算起。

如果失败，mmap 函数将返回 MAP_FAILED。

四、Android中使用mmap

1#include <jni.h>
2#include <string>
3#include <fcntl.h>
4#include <sys/stat.h>
5#include <sys/mman.h>
6#include <android/log.h>
7
8extern "C"
9JNIEXPORT void JNICALL
10Java_com_example_mmap_1demo_MainActivity_writeTestNative(JNIEnv *env, jobject thiz) {
11   
12       
13
14    std::string file = "/sdcard/mmap.txt";
15
16    //可读可写，没有就创建，unix打开
17    int m_fd = open(file.c_str(), O_RDWR|O_CREAT, S_IRWXU);
18
19    //获取当前一页大小
20    int m_size = getpagesize();
21    //将空文件设置成4k大小，4096字节
22    ftruncate(m_fd, m_size);
23    //产生映射  页内容可以写入可以读取 映射内容可以共享
24    int8_t * m_ptr = static_cast<int8_t *>(mmap(0, m_size, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_SHARED, m_fd,
25                                                0));
26
27    std::string data("这是一个mmap demo");
28    //内存拷贝
29    memcpy(m_ptr, data.data(), data.size());
30
31    __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "mmap", "写入数据：%s", data.c_str());
32}

这个demo通过mmap文件映射到内存，只需要通过内存拷贝memcpy向文件写入数据