进程间通信——内存映射原理及详解(附有案例代码)

简介: 进程间通信——内存映射原理及详解(附有案例代码)

1、定义


内存映射(Memory-mapped I/0)是将磁盘文件的数据映射到内存,用户通过修改内存就能修改磁盘文件。


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2、内存映射的使用


#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);
- 功能:将一个文件或者设备的数据映射到内存中      
- 参数:          
    - void *addr: NULL, 由内核指定
    - length : 要映射的数据的长度,这个值不能为0。建议使用文件的长度。获取文件的长度:stat 
    lseek          
    - prot : 对申请的内存映射区的操作权限        
        -PROT_EXEC :可执行的权限        
        -PROT_READ :读权限          
        -PROT_WRITE :写权限              
        -PROT_NONE :没有权限,要操作映射内存,必须要有读的权限。PROT_READ、                    
        PROT_READ|PROT_WRITE        
    - flags :          
        - MAP_SHARED : 映射区的数据会自动和磁盘文件进行同步,进程间通信,必须要设置这个选项          
        - MAP_PRIVATE :不同步,内存映射区的数据改变了,对原来的文件不会修改,会重新创建一个新的        
        文件。(copy on write)       
    - fd: 需要映射的那个文件的文件描述符        
        - 通过open得到,open的是一个磁盘文件          
        - 注意:文件的大小不能为0,open指定的权限不能和prot参数有冲突。
             prot: PROT_READ                open:只读/读写 
             prot: PROT_READ | PROT_WRITE   open:读写         
    - offset:偏移量,一般不用。必须指定的是4k的整数倍,0表示不便宜。
- 返回值:返回创建的内存的首地址
         失败返回MAP_FAILED,(void *) -1
int munmap(void *addr, size_t length);
- 功能:释放内存映射    
- 参数:          
    - addr : 要释放的内存的首地址          
    - length : 要释放的内存的大小,要和mmap函数中的length参数的值一样。


3、使用内存映射进行进程通信


1.有关系的进程(父子进程)


       - 还没有子进程的时候


           - 通过唯一的父进程,先创建内存映射区


       - 有了内存映射区以后,创建子进程


       - 父子进程共享创建的内存映射区


2.没有关系的进程间通信,单独创建两个进程


       - 准备一个大小不是0的磁盘文件


       - 进程1 通过磁盘文件创建内存映射区


           - 得到一个操作这块内存的指针


       - 进程2 通过磁盘文件创建内存映射区


           - 得到一个操作这块内存的指针


       - 使用内存映射区通信


   注意:内存映射区通信,是非阻塞。


4、有关系进程通信案例

#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <wait.h>
// 作业:使用内存映射实现没有关系的进程间的通信。
int main() {
    // 1.打开一个文件
    int fd = open("test.txt", O_RDWR);
    int size = lseek(fd, 0, SEEK_END);  // 获取文件的大小
    // 2.创建内存映射区
    void *ptr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(0);
    }
    // 3.创建子进程
    pid_t pid = fork();
    if(pid > 0) {
        wait(NULL);
        // 父进程
        char buf[64];
        strcpy(buf, (char *)ptr);
        printf("read data : %s\n", buf);
    }else if(pid == 0){
        // 子进程
        strcpy((char *)ptr, "nihao a, son!!!");
    }
    // 关闭内存映射区
    munmap(ptr, size);
    return 0;
}


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