linux C申请连续空间的buffer

在Linux系统中，如果你需要申请一段连续的空间作为缓冲区（buffer），可以使用`malloc()`函数。这个函数是内存分配的标准库函数，它会动态地分配指定大小的内存，并返回一个指向该内存区域的指针。例如，如果你想申请1024字节（通常以字节为单位）的连续空间，你可以这样做：

#include <stdlib.h>

void* buffer;
size_t size = 1024; // 指定需要的字节数

// 申请连续内存
buffer = malloc(size);
if (buffer == NULL) {
    printf("Failed to allocate memory.\n");
    // 程序处理错误逻辑，如释放资源、退出等
} else {
    // 使用buffer，这里是内存的开始地址，可以直接进行读写操作
    // ... 对buffer进行操作 ...

    // 当不再需要时记得释放
    free(buffer);
}

在这个例子中，`malloc()`成功返回，表示申请到了内存；如果失败则返回`NULL`，开发者需要处理这种情况以避免内存泄漏。

相关问题

用linux 创建一个实例实现在内核空间申请一块4KB的内存用于模拟一个设备，并在驱动中提供针对这块内存的读、写、控制和定位函数，以供用户空间的进程能通过Linux系统调用获取或者设置这块内存的内容。

好的，下面是一个简单的实现过程：

1. 创建驱动文件

首先，在Linux系统中创建一个驱动文件，例如/dev/mydevice。可以使用mknod命令或者在驱动中使用register_chrdev()函数来创建设备文件。在这个例子中，我们将使用主设备号为240的字符设备。

2. 分配内存

在驱动中使用kmalloc()函数在内核空间中申请一块4KB的连续内存，例如：

#define BUF_SIZE 4096
char *mybuffer;

static int __init mydevice_init(void)
{
    mybuffer = kmalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL);
    if (!mybuffer) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory!\n");
        return -ENOMEM;
    }
    return 0;
}

static void __exit mydevice_exit(void)
{
    kfree(mybuffer);
}

3. 映射物理地址

使用ioremap()函数将这块内存映射到物理地址，以便后续进行读写操作。在这个例子中，为了简化操作，我们直接使用虚拟地址，而不是物理地址。

#define MYDEVICE_BASE 0x40000000
void __iomem *mydevice_regs;

static int __init mydevice_init(void)
{
    mybuffer = kmalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL);
    if (!mybuffer) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory!\n");
        return -ENOMEM;
    }

    mydevice_regs = (void __iomem *)mybuffer;
    return 0;
}

static void __exit mydevice_exit(void)
{
    iounmap(mydevice_regs);
    kfree(mybuffer);
}

4. 实现读写控制和定位函数

在驱动中实现读、写、控制和定位函数，例如read(), write(), ioctl()和lseek()等。在这些函数中，可以使用copy_to_user()和copy_from_user()函数来将数据从内核空间复制到用户空间或者从用户空间复制到内核空间。下面是一个简单的实现：

static ssize_t mydevice_read(struct file *filp, char __user *buf,
                                size_t count, loff_t *f_pos)
{
    ssize_t retval = 0;
    if (*f_pos + count > BUF_SIZE) {
        count = BUF_SIZE - *f_pos;
    }
    if (count > 0) {
        if (copy_to_user(buf, mydevice_regs + *f_pos, count)) {
            retval = -EFAULT;
        } else {
            *f_pos += count;
            retval = count;
        }
    }
    return retval;
}

static ssize_t mydevice_write(struct file *filp, const char __user *buf,
                                size_t count, loff_t *f_pos)
{
    ssize_t retval = 0;
    if (*f_pos + count > BUF_SIZE) {
        count = BUF_SIZE - *f_pos;
    }
    if (count > 0) {
        if (copy_from_user(mydevice_regs + *f_pos, buf, count)) {
            retval = -EFAULT;
        } else {
            *f_pos += count;
            retval = count;
        }
    }
    return retval;
}

static long mydevice_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd,
                            unsigned long arg)
{
    long retval = -EINVAL;
    switch (cmd) {
    case MYDEVICE_GET_SIZE:
        retval = BUF_SIZE;
        break;
    case MYDEVICE_GET_DATA:
        if (copy_to_user((void __user *)arg, mydevice_regs, BUF_SIZE)) {
            retval = -EFAULT;
        } else {
            retval = 0;
        }
        break;
    case MYDEVICE_SET_DATA:
        if (copy_from_user(mydevice_regs, (void __user *)arg, BUF_SIZE)) {
            retval = -EFAULT;
        } else {
            retval = 0;
        }
        break;
    default:
        break;
    }
    return retval;
}

static loff_t mydevice_llseek(struct file *filp, loff_t offset, int whence)
{
    loff_t newpos;

    switch (whence) {
    case 0: /* SEEK_SET */
        newpos = offset;
        break;

    case 1: /* SEEK_CUR */
        newpos = filp->f_pos + offset;
        break;

    case 2: /* SEEK_END */
        newpos = BUF_SIZE + offset;
        break;

    default: /* can't happen */
        return -EINVAL;
    }
    if (newpos < 0)
        return -EINVAL;
    filp->f_pos = newpos;
    return newpos;
}

5. 注册file_operations结构体

在驱动中需要实现file_operations结构体中的相应函数指针，以便用户空间的进程能够通过Linux系统调用来访问这块内存的内容。可以使用cdev_init()和cdev_add()函数来注册file_operations结构体，例如：

#define MYDEVICE_NAME "mydevice"
dev_t dev;
struct cdev mydevice_cdev;

static int __init mydevice_init(void)
{
    int err;
    err = alloc_chrdev_region(&dev, 0, 1, MYDEVICE_NAME);
    if (err) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate device number!\n");
        return err;
    }

    cdev_init(&mydevice_cdev, &mydevice_fops);
    mydevice_cdev.owner = THIS_MODULE;
    err = cdev_add(&mydevice_cdev, dev, 1);
    if (err) {
        printk(KERN_ERR "Failed to add device to system!\n");
        unregister_chrdev_region(dev, 1);
        return err;
    }

    mybuffer = kmalloc(BUF_SIZE, GFP_KERNEL);
    if (!mybuffer) {
        printk(KERN_ERR "Failed to allocate memory!\n");
        cdev_del(&mydevice_cdev);
        unregister_chrdev_region(dev, 1);
        return -ENOMEM;
    }

    mydevice_regs = (void __iomem *)mybuffer;
    return 0;
}

static void __exit mydevice_exit(void)
{
    cdev_del(&mydevice_cdev);
    unregister_chrdev_region(dev, 1);
    iounmap(mydevice_regs);
    kfree(mybuffer);
}

module_init(mydevice_init);
module_exit(mydevice_exit);

6. 实现用户空间应用程序

最后，在用户空间编写一个应用程序来测试驱动。可以使用open()、read()、write()、ioctl()和close()等系统调用来访问驱动提供的功能，例如：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>

#define MYDEVICE_NAME "/dev/mydevice"
#define MYDEVICE_GET_SIZE  _IOR('m', 1, int)
#define MYDEVICE_GET_DATA  _IOR('m', 2, void *)
#define MYDEVICE_SET_DATA  _IOW('m', 3, void *)

int main()
{
    int fd;
    int size;
    char buffer[4096];

    fd = open(MYDEVICE_NAME, O_RDWR);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open device");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    size = ioctl(fd, MYDEVICE_GET_SIZE, NULL);
    printf("Device size: %d\n", size);

    if (read(fd, buffer, sizeof(buffer)) < 0) {
        perror("Failed to read device");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (write(fd, buffer, sizeof(buffer)) < 0) {
        perror("Failed to write device");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (ioctl(fd, MYDEVICE_SET_DATA, buffer) < 0) {
        perror("Failed to set device data");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (ioctl(fd, MYDEVICE_GET_DATA, buffer) < 0) {
        perror("Failed to get device data");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    close(fd);

    return 0;
}

这样，我们就可以在Linux系统中创建一个实例实现在内核空间申请一块4KB的内存用于模拟一个设备，并在驱动中提供针对这块内存的读、写、控制和定位函数，以供用户空间的进程能通过Linux系统调用获取或者设置这块内存的内容。