共享内存

整体认知
mmap ，将文件映射到内存
映射区的可访问性和写回文件
unmap 函数：取消内存映射
使用示例
附注

整体认知

共享内存是一种读写文件的方式。
如下图所示：

注：暂不需要关注共享内存的实现机制

和共享内存相关的函数有： map, unmap

`mmap` ，将文件映射到内存

函数原型是：

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

参数说明：

addr ：内存映射区开始地址的建议值。一般将这个值设为 NULL ，让内核来分配地址。如果手动指定了一个值，那么内核会参考这个值。
length ：内存映射的长度，必须是内存页大小的整数倍。（可以通过 sysconf(SC_PAGE_SIZE) 得到页尺寸）
port ：对映射内存的保护，有：可执行 PROT_EXEC ，可读 PROT_READ ，可写 PROT_WRITE ，不可访问 PROT_NONE 。注意：该参数不能与文件的打开模式有冲突
flag ：映射内存的更新是否对其他进程可见，更新是否要写回到文件。 MAP_SHARED 表示对其他进程可见，且写回到文件。

返回值：

成功：返回内存映射区的开始地址。
失败：返回 (void *) -1 ，并且设置对应的 errno

注意：

mmap 函数返回之后， fd 可以立即关闭，不会取消引用。

映射区的可访问性和写回文件

映射时填入的大小 length 和文件的实际大小无关
对内存映射区的读写操作不会改变文件的大小，写回不会超过文件的大小
可访问的内存映射区和文件的当前大小有关，可访问区域的大小为：
```
可访问的映射区大小 = (region + page_size - 1) & ~(page_size - 1)
```
用一张图来表示：

`unmap` 函数：取消内存映射

函数原型为：

int munmap(void *addr, size_t length);

参数说明：

addr ：必须时页尺寸的整数倍
length ：。。。

注：进程退出也会自动解除内存映射

使用示例

这个例子是这样的：一共有两个进程： reader, writer 。 writer 向共享内存写入内容，reader 每隔一秒打印共享内存的内容。

reader 的代码：

#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
/* 内存映射的文件名称 */
#define SHARED_FILE "share"
/**
 * 内存映射区的数据结构
 */
typedef struct share {
    char key[256];
    char val[256];
} share_t;
int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd;
    share_t *share_ptr = NULL;
    // 打开文件 
    fd = open(SHARED_FILE, O_RDONLY);
    if (fd < 0)
        fprintf(stderr, "open file failed: %s\n", SHARED_FILE);
    // 设置内存映射
    share_ptr = mmap(NULL, sizeof(share_t), PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
    // 可以关闭文件了 
    close(fd);
    // 从内存映射读取 
    printf("mmap content is: \n");
    while(1) {
        printf("[key: %20s, value: %20s]\n", share_ptr->key, share_ptr->val);
        sleep(1);
    }
    munmap(share_ptr, sizeof(share_t));
    return 0;
}

writer 的代码：

#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "share.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
    int share_fd;
    void *temp = NULL;
    share_t *share_ptr = NULL;
    /* 打开文件 */
    share_fd = open(SHARED_FILE, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC);
    if (share_fd < 0)
        fprintf(stderr, "open file failed: %s\n", SHARED_FILE);
    /* 填充文件的长度 */
    temp = malloc(sizeof(share_t));
    if (!temp) {
        fprintf(stderr, "malloc(%ld) failed.\n", sizeof(share_t));
        return 0;
    }
    memset(temp, 0, sizeof(share_t));
    write(share_fd, temp, sizeof(share_t));
    free(temp);
    /* 设置内存映射 */
    share_ptr = mmap(NULL, sizeof(share_t),
        PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, share_fd, 0);
    /* 可以关闭文件了 */
    close(share_fd);
    /* 向内存映射区写东西 */
    while(1) {
        printf("input key: \n");
        scanf("%s", share_ptr->key);
        printf("input value: \n");
        scanf("%s", share_ptr->val);
    }
    munmap(share_ptr, sizeof(share_t));
    return 0;
}

附注

参考资料：

《认真分析mmap：是什么为什么怎么用》https://www.cnblogs.com/huxiao-tee/p/4660352.html
fedora32: man mmap

文档材料
共享内存.drawio

整体认知

mmap ，将文件映射到内存

映射区的可访问性和写回文件

unmap 函数：取消内存映射

使用示例

附注

`mmap` ，将文件映射到内存

`unmap` 函数：取消内存映射