Linux mmap详解：内存映射与文件操作关键

Linux中的mmap（内存映射）是操作系统提供的一种机制，它允许应用程序直接将文件或其他对象的内容映射到进程的虚拟地址空间，从而避免了频繁的系统调用（如read和write）。这对于处理大型数据集或优化性能非常有用。 在Linux中，mmap相关的头文件是`<sys/mman.h>`，主要函数`void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset)`用于执行映射操作。参数解析如下： 1. `start`：映射区域的起始地址，通常是NULL，此时由系统自动分配。 2. `length`：映射区域的长度，即需要从文件中读取的数据大小。 3. `prot`：内存保护标志，可以设置多个保护类型（如PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_EXEC等），通过按位或（OR）操作组合。 4. `flags`：映射特性标志，常见的有： - `MAP_SHARED`：共享映射，多个进程可以同时访问该区域，更改一处，所有映射都会反映变更。 - `MAP_PRIVATE`：私有映射，每个进程有自己的副本，修改不会影响其他进程。 - `MAP_FIXED`：固定地址映射，强制使用特定地址，可能导致映射失败。 5. `fd`：文件描述符，如果`MAP_ANONYMOUS`被设置，则为-1，表示匿名映射（无文件关联）。 6. `offset`：被映射对象的起始位置，对应于文件中的偏移量。 例如，以下代码展示了如何使用mmap进行GPIO配置寄存器的映射： ```c #include <sys/types.h> #include <stdio.h> #include <sys/ioctl.h> #include <sys/mman.h> #include <fcntl.h> #include <memory.h> #define GPIO_BASE_V0x1000F000 // 物理地址 #define GPIO_DBCLK_DIV_V(GPIO_BASE_V + 0X000) // 去毛刺采用时钟分频比配置寄存器 #define GPIO_PORTA_DIR_V(GPIO_BASE_V + 0X004) // A口方向寄存器 int main() { int fd = open("gpio_config.txt", O_RDWR | O_SYNC); // 打开配置文件 if (fd == -1) { perror("Open file failed"); return 1; } void *mapped_area = mmap(NULL, sizeof(GPIO_DBCLK_DIV_V), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); // 映射配置寄存器 if (mapped_area == MAP_FAILED) { perror("Mmap failed"); close(fd); return 1; } // 在这里，你可以直接对mapped_area进行读写操作，例如： uint32_t divisor = *(uint32_t *)mapped_area; // 读取分频比 divisor = 2; // 修改分频比 *(uint32_t *)mapped_area = divisor; // 写回 munmap(mapped_area, sizeof(GPIO_DBCLK_DIV_V)); // 使用完成后释放映射区域 close(fd); return 0; } ``` mmap提供了将文件或内存区域无缝融合到进程地址空间的能力，极大地简化了对大文件的操作，提升了程序性能。但使用时需要注意内存保护和同步问题，确保数据的一致性和完整性。