面试题：C语言在Linux下内存映射基础

mmap函数主要参数及其作用

void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

addr：
- 作用：指定映射区的起始地址，通常设为NULL，让内核自动选择合适的地址。如果不为NULL，则必须是页对齐的地址，并且在指定了MAP_FIXED标志时，内核将按照指定地址进行映射。
length：
- 作用：指定映射区的长度，单位是字节。这个长度必须是系统页大小（通常是4096字节）的整数倍。
prot：
- 作用：指定映射区的保护方式。常用值有：
  - PROT_READ：映射区可读。
  - PROT_WRITE：映射区可写。
  - PROT_EXEC：映射区可执行。
  - PROT_NONE：映射区不可访问。
flags：
- 作用：指定映射的类型和其他选项。常用值有：
  - MAP_SHARED：共享映射，对映射区的修改会反映到文件中，同时其他进程对该文件的映射也能看到这些修改。
  - MAP_PRIVATE：私有映射，对映射区的修改不会反映到文件中，而是产生一个写时复制（copy - on - write）的副本。
  - MAP_FIXED：使用指定的addr地址进行映射，如果addr地址不合适，映射将失败。通常不建议使用，除非对内存布局非常清楚。
fd：
- 作用：要映射的文件描述符，通过open函数打开文件获得。
offset：
- 作用：文件映射的偏移量，必须是系统页大小的整数倍。通常设为0，表示从文件开头开始映射。

基本代码框架

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    int fd;
    struct stat sb;
    char *p;

    // 打开文件
    fd = open("test.txt", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 获取文件状态
    if (fstat(fd, &sb) == -1) {
        perror("fstat");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 内存映射
    p = mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (p == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 对映射内存进行读写操作示例
    strcpy(p, "Hello, mmap!");

    // 解除映射
    if (munmap(p, sb.st_size) == -1) {
        perror("munmap");
        close(fd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 关闭文件
    if (close(fd) == -1) {
        perror("close");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    return 0;
}

映射后内存数据与文件的同步问题

使用msync函数：
- 在使用MAP_SHARED映射时，如果需要确保映射内存中的数据被写回到文件，可以使用msync函数。其原型为int msync(void *addr, size_t length, int flags);。
- 参数：
  - addr：映射内存区的起始地址，即mmap返回的地址。
  - length：要同步的内存区长度。
  - flags：常用标志有MS_SYNC（同步写回，等待写操作完成）、MS_ASYNC（异步写回，不等待写操作完成）、MS_INVALIDATE（使其他进程对该映射的缓存失效）。
- 例如，在上述代码对映射内存进行写操作后，要将数据同步到文件，可以在munmap之前添加：

if (msync(p, sb.st_size, MS_SYNC) == -1) {
    perror("msync");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

解除映射时：
- 当调用munmap解除映射时，如果映射类型是MAP_SHARED，系统通常会自动将映射内存中修改的数据写回到文件，但为了确保数据一致性，建议在munmap之前显式调用msync进行同步。

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面试题：C语言在Linux下内存映射基础

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mmap函数主要参数及其作用

基本代码框架

映射后内存数据与文件的同步问题