深入理解 C语言 mmap 内存映射（从零开始掌握文件与内存的高效交互）

mmap 的基本函数原型

在 Linux 或类 Unix 系统中，mmap 的函数声明如下：

#include <sys/mman.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,           int fd, off_t offset);

参数说明：

• addr：建议映射的起始地址（通常设为 NULL，由系统自动选择）
• length：要映射的字节数
• prot：内存保护标志，如 PROT_READ、PROT_WRITE
• flags：映射类型，常用 MAP_SHARED（共享）或 MAP_PRIVATE（私有）
• fd：已打开的文件描述符
• offset：文件中的偏移量（必须是页大小的整数倍）

实战：使用 mmap 读取文件内容

下面是一个完整的 C 语言示例，演示如何使用 mmap 将一个文本文件映射到内存并打印其内容：

#include <stdio.h>#include <sys/mman.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main() {    const char *filename = "example.txt";    int fd = open(filename, O_RDONLY);    if (fd == -1) {        perror("open");        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 获取文件大小    struct stat sb;    if (fstat(fd, &sb) == -1) {        perror("fstat");        close(fd);        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 映射文件到内存    char *mapped = mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);    if (mapped == MAP_FAILED) {        perror("mmap");        close(fd);        exit(EXIT_FAILURE);    }    // 直接像访问数组一样读取文件内容    printf("文件内容:\n%.*s\n", (int)sb.st_size, mapped);    // 解除映射    if (munmap(mapped, sb.st_size) == -1) {        perror("munmap");    }    close(fd);    return 0;}

mmap 的优势与应用场景

使用 C语言 mmap 内存映射 有以下优点：

• 减少系统调用次数，提高 I/O 性能
• 支持大文件高效处理（无需一次性加载到堆内存）
• 实现 共享内存：多个进程可通过 MAP_SHARED 映射同一文件，实现高速通信
• 简化代码逻辑，直接通过指针操作数据

典型应用场景包括：

• 数据库系统（如 SQLite 使用 mmap 加速访问）
• 高性能日志分析工具
• 多进程间通过 文件映射 共享配置或状态
• 嵌入式系统中对设备寄存器的内存映射访问

注意事项与常见错误

使用 mmap 时需注意：

• 映射后务必调用 munmap() 释放资源
• 文件大小不能为 0，否则 mmap 会失败
• 偏移量 offset 必须是系统页大小（通常 4KB）的整数倍
• 对 MAP_SHARED 的修改会写回文件，而 MAP_PRIVATE 是写时复制（Copy-on-Write）

总结

mmap 内存映射 是 C 语言中连接文件与内存的桥梁，它不仅提升了 I/O 效率，还为进程间通信提供了优雅的解决方案。无论是处理大型数据文件，还是构建高性能系统软件，掌握 mmap 都是进阶 C 开发者的必备技能。

希望本教程能帮助你从零开始理解并应用 C语言 mmap 技术。动手实践是掌握它的最好方式——现在就创建一个测试文件，运行上面的代码吧！