mmap 用mmap实现cp命令

秒速五厘米 2022-08-12 01:02 211阅读 0赞

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。  
  
\#include <sys/mman.h>  
void \*mmap(void \*addr, size\_t len, int prot, int flag, int filedes, off\_t off);  
int munmap(void \*addr, size\_t len);  
  
参数：addr 一般为NULL,内核自动分配  
　　　len 映射区大小  
　　　prot 创建映射区的权限  
           flag  
                   MAP\_SHARED 修改会更新到物理层上，即修改内容，物理磁盘也会跟着被修改  
                   MAP\_PRIVATE 不会修改到物理层  
           filedes  文件描述符等  
           off  偏移量的起始位置，以页为单位  
      
  
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。len 参数是需要映射的那一部分文件的长度。off 参数  
是从文件的什么位置开始映射，必须是页大小的整数倍（在32 位体系统结构上  
通常是4K）。filedes 是代表该文件的描述符。  
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  
  
flag 参数有很多种取值，这里只讲两种，其它取值可查看mmap(2)  
• 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。  
如果mmap 成功则返回映射首地址，如果出错则返回常数MAP\_FAILED。当进程  
终止时，该进程的映射内存会自动解除，也可以调用munmap 解除映射。munmap

成功返回0，出错返回-1。

/*
     *使用mmap，将一个内容为“hello”的文件内容，改为“abcdo”，不使用read/write做
     */
    
    
    //创建一个文件，内容为hello
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/mman.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <stdio.h>
    
    int main(void)
    {
    	int *p;
    	int fd;
    	fd = open("hello.txt", O_RDWR);
    	if(fd < 0){
    		perror("open hello.txt");
    		exit(1);
    	}
    
    	int len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    	printf("lseek:%d\n", len);
    	/*
    	 *NULL		:让内核自动制定映射区首地址
    	 *len		:制定映射区的大小
    	 *PROT_WRITE:表示映射的这一段可写
    	 *MAP_SHARED:多进程共享，修改会更新到物理设备上
    	 *fd		:要映射的文件的描述符
    	 *0			:从文件的0号偏移位置开始映射
    	 */
    	p = mmap(NULL, len, PROT_WRITE|PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
    	if(p == MAP_FAILED){	//映射出错
    		perror("mmap");
    		exit(1);
    	}
    	close(fd);				//只要映射成功文件即可关闭	
    
    //	p[0] = 0x64636261;
    	strcpy(p, "abdco");
    	munmap(p, len);			//解除映射
    
    	return 0;
    }
    
    
    /*
    akaedu@akaedu-G41MT-D3:~/T74_system/0819_chp1_lseek_ctl_mmap_dup2$ ./mmap
    lseek:6
    */
    //打开文件，内容已修改为abcdo
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    /*
     *./mmap_cp src dst 使用mmap实现的命令行参数cp命令
     *mmap的好处，把文件当成数组来看待，简化程序逻辑，提高程序速度
     */
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/mman.h>
    #include <string.h>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
    	int in, out;		//在两个映射区之间进行复制
    	char *s, *d;
    
    	in = open(argv[1], O_RDONLY);
    	if(in == -1){		//检查返回值
    		perror("open src error");
    		exit(1);
    	}
    	/*
    	 *映射区权限必须小于等于文件的权限，建立映射区的过程隐含着一次文件的
    	 *读操作，所以这里应该是“读写”权限，而不是“只写”权限
    	 *使用O_WRONLY建立映射区会报错
    	 */
    	out = open(argv[2], O_RDWR|O_TRUNC|O_CREAT, 0644); 
    	if(out == -1){
    		perror("open dst error");
    		exit(1);
    	}
    
    	int len = lseek(in, 0, SEEK_END);		//获取文件长度
    	/*
    	 *NULL		:由内核指定映射区首地址
    	 *len		:映射区的大小
    	 *PROT_READ	:读写权限为只读
    	 *MAP_PRIVATE:进程间不共享映射区，映射区被关闭后，
    	 *			  修改消失，不会更新到物理设备上
    	 *in		:文件描述符
    	 *0			:映射文件的偏移位置
    	 */
    	s = (char *)mmap(NULL, len, PROT_READ, MAP_PRIVATE, in, 0);
    	if(s == MAP_FAILED){
    		perror("mmap src error");
    		exit(1);
    	}
    	/*
    	 *由于映射区的大小不允许超过原始文件的大小
    	 *而目的文件是使用O_CREAT|O_TRUNC创建的，所以建立映射区的时候
    	 *目的文件的大小是0个字节，所以应该先拓展目的文件的大小，
    	 *然后在创建跟目的文件对应的映射区, 如不拓展，将来在对映射区进行
    	 *写操作的时候就会出现“总线错误”
    	 *
    	 *所以：建立目的映射区之前，应该先拓展目的文件
    	 */
    	lseek(out, len-1, SEEK_SET);//不拓展，会出"总线错误"
    
    	//lseek只是修改记录，并不真正拓展文件，真正拓展是写(IO)操作做的。
    	write(out, "a", 1);				//len-1 +'a'= len
    	
    	//目的映射区权限只写，映射区选项是MAP_SHARED,才能更新到磁盘上
    	d = (char *)mmap(NULL, len, PROT_WRITE, MAP_SHARED, out, 0);
    	if(d == MAP_FAILED){
    		perror("mmap dst error");
    		exit(1);
    	}
    	close(in);close(out);  //映射区建立完毕，文件即可关闭了。
    
    	memcpy(d, s, len);
    #if 0
    	for(i = 0; i < len; i++)
    		*d++ = *s++;
    #endif
    
    	return 0;
    }