使用mmap实现一个文件输出函数
这是CSAPP上的一道作业题，编写一个C程序mmapcopy.c，使用mmap将一个任意大小的磁盘文件拷贝到stdout，输入文件的名字，必须作为一个命令行参数传入。
#include"csapp.h"
void mmapcopy(int fd,int fd1,int size){
char *bufp;
bufp =(char *)mmap(NULL,size,PROT_READ,MAP_PRIVATE,fd,0);//在进程空间中创建一个新的虚拟存储器区域，将磁盘文件映射到这个区域中
write(1,bufp,size);//将信息写入标准输出
//POSIX 定义了 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 来代替 0、1、2。这三个符号常量的定义位于头文件 unistd.h。
// write(fd1,bufp,size);//可向fd1中追加数据
munmap(bufp,size);//删除虚拟存储器区域
// write(1,bufp,size);//区域被删除了，可是再次引用的时候并没有导致段错误啊
return;
}
int main(int argc,char **argv){
struct stat _stat; //文末附上关于这个结构体详细内容的链接
int fd,fd1;
if(argc != 2){
printf("usage :%s ",argv[0]);
exit(0);
}
fd = open(argv[1],O_RDONLY,0);
//fd1 = open(argv[2],O_RDWR|O_APPEND,0); 以“读写+追加”模式打开一个额外的文件，将在函数里尝试向它追加信息。
fstat(fd,&_stat); //fstat将文件标识符fd所标识的文件状态，复制到结构体stat中
mmapcopy(fd,fd1,_stat.st_size);
return 0;
}
Linux提供了内存映射函数mmap, 它把文件内容映射到一段内存上(准确说是虚拟内存上), 通过对这段内存的读取和修改, 实现对文件的读取和修改, 先来看一下mmap的函数声明:
- 头文件:
- 原型: void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offsize);
- 返回值: 成功则返回映射区起始地址, 失败则返回MAP_FAILED(-1).
- 参数:
- addr: 指定映射的起始地址, 通常设为NULL, 由系统指定.
- length: 将文件的多大长度映射到内存.
- prot: 映射区的保护方式, 可以是:
- PROT_EXEC: 映射区可被执行.
- PROT_READ: 映射区可被读取.
- PROT_WRITE: 映射区可被写入.
- PROT_NONE: 映射区不能存取.
- flags: 映射区的特性, 可以是:
- MAP_SHARED: 对映射区域的写入数据会复制回文件, 且允许其他映射该文件的进程共享.
- MAP_PRIVATE: 对映射区域的写入操作会产生一个映射的复制(copy-on-write), 对此区域所做的修改不会写回原文件.（写时拷贝）
- 此外还有其他几个flags不很常用, 具体查看linux C函数说明.
- fd: 由open返回的文件描述符, 代表要映射的文件.
- offset: 以文件开始处的偏移量, 必须是分页大小的整数倍, 通常为0, 表示从文件头开始映射.
下面说一下内存映射的步骤:
- 用open系统调用打开文件, 并返回描述符fd.
- 用mmap建立内存映射, 并返回映射首地址指针start.
- 对映射(文件)进行各种操作, 显示(printf), 修改(sprintf).
- 用munmap(void *start, size_t lenght)关闭内存映射.
- 用close系统调用关闭文件fd.
注意事项:
在修改映射的文件时, 只能在原长度上修改, 不能增加文件长度, 因为内存是已经分配好的.
1. open（）函数
功能描述：用于打开或创建文件，在打开或创建文件时可以指定文件的属性及用户的权限等各种参数。
所需头文件:
#include
#include
#include
函数原型:int open(const char *pathname,int flags,int perms)
参数：
pathname:被打开的文件名（可包括路径名如"dev/ttyS0"）
flags:文件打开方式,
O_RDONLY:以只读方式打开文件
O_WRONLY:以只写方式打开文件
O_RDWR:以读写方式打开文件
O_CREAT:如果改文件不存在，就创建一个新的文件，并用第三个参数为其设置权限
O_EXCL:如果使用O_CREAT时文件存在，则返回错误消息。这一参数可测试文件是否存在。此时open是原子操作，防止多个进程同时创建同一个文件
O_NOCTTY:使用本参数时，若文件为终端，那么该终端不会成为调用open()的那个进程的控制终端
O_TRUNC:若文件已经存在，那么会删除文件中的全部原有数据，并且设置文件大小为0
O_APPEND:以添加方式打开文件，在打开文件的同时，文件指针指向文件的末尾，即将写入的数据添加到文件的末尾
O_NONBLOCK: 如果pathname指的是一个FIFO、一个块特殊文件或一个字符特殊文件，则此选择项为此文件的本次打开操作和后续的I/O操作设置非阻塞方式。
O_SYNC:使每次write都等到物理I/O操作完成。
O_RSYNC:read 等待所有写入同一区域的写操作完成后再进行
在open()函数中，falgs参数可以通过“|”组合构成，但前3个标准常量（O_RDONLY，O_WRONLY，和O_RDWR）不能互相组合。
perms:被打开文件的存取权限，可以用两种方法表示，可以用一组宏定义：S_I(R/W/X)(USR/GRP/OTH),其中R/W/X表示读写执行权限，
USR/GRP/OTH分别表示文件的所有者/文件所属组/其他用户,如S_IRUUR|S_IWUUR|S_IXUUR,（-rex------）,也可用八进制800表示同样的权限
返回值：
成功：返回文件描述符
失败：返回-1
2. close（）函数
功能描述：用于关闭一个被打开的的文件
所需头文件： #include
函数原型:int close(int fd)
参数：fd文件描述符
函数返回值：0成功，-1出错
3. read（）函数
功能描述： 从文件读取数据。
所需头文件： #include
函数原型：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
参数：
fd： 将要读取数据的文件描述词。
buf：指缓冲区，即读取的数据会被放到这个缓冲区中去。
count： 表示调用一次read操作，应该读多少数量的字符。
返回值：返回所读取的字节数；0（读到EOF）；-1（出错）。
以下几种情况会导致读取到的字节数小于 count ：
A. 读取普通文件时，读到文件末尾还不够 count 字节。例如：如果文件只有 30 字节，而我们想读取 100
字节，那么实际读到的只有 30 字节，read 函数返回 30 。此时再使用 read 函数作用于这个文件会导致 read 返回 0 。
B. 从终端设备（terminal device）读取时，一般情况下每次只能读取一行。
C. 从网络读取时，网络缓存可能导致读取的字节数小于 count字节。
D. 读取 pipe 或者 FIFO 时，pipe 或 FIFO 里的字节数可能小于 count 。
E. 从面向记录（record-oriented）的设备读取时，某些面向记录的设备（如磁带）每次最多只能返回一个记录。
F. 在读取了部分数据时被信号中断。
读操作始于 cfo 。在成功返回之前，cfo 增加，增量为实际读取到的字节数。
4. write（）函数
功能描述： 向文件写入数据。
所需头文件： #include
函数原型：ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count);
返回值：写入文件的字节数（成功）；-1（出错）
功能：write 函数向 filedes 中写入 count 字节数据，数据来源为 buf 。返回值一般总是等于 count，否则就是出错了。常见的出错原因是磁盘空间满了或者超过了文件大小限制。
对于普通文件，写操作始于 cfo 。如果打开文件时使用了 O_APPEND，则每次写操作都将数据写入文件末尾。成功写入后，cfo 增加，增量为实际写入的字节数。
5.fstat