进程间通信-内存映射

        内存映射是通过将一个进程的虚拟内存空间映射到另一个进程的虚拟内存空间来实现的。这样，两个进程可以共享同一块物理内存，从而实现数据的共享。内存映射通常通过操作系统提供的特定系统调用来完成。 

下面是使用内存映射进行进程间通信的一般步骤：

1. 创建共享内存区域： 一个进程创建一个共享内存区域，并将其映射到自己的地址空间。

2. 将共享内存区域映射到其他进程： 其他进程打开同一块共享内存区域，并将其映射到自己的地址空间。这样，它们就可以访问相同的内存区域。

3. 读写数据： 进程可以通过读写共享内存区域来进行通信。当一个进程写入数据时，其他进程可以读取这些数据。

4. 解除内存映射： 当通信结束时，进程可以解除对共享内存区域的映射。

在许多操作系统中，内存映射可以通过以下几个步骤来实现：

• 创建共享内存： 使用系统调用（例如，shmget 在UNIX系统中）创建一个共享内存区域。

• 映射共享内存： 使用系统调用（例如，mmap 在UNIX系统中）将共享内存区域映射到进程的地址空间。

• 读写数据： 进程通过在映射的内存区域中读写数据进行通信。

• 解除内存映射： 当通信结束时，使用系统调用（例如，munmap 在UNIX系统中）解除对共享内存的映射

/*
    #include 
    void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);
        - 功能：将一个文件或者设备的数据映射到内存中
        - 参数：
            - void *addr: NULL, 由内核指定
            - length : 要映射的数据的长度，这个值不能为0。建议使用文件的长度。
                    获取文件的长度：stat lseek
            - prot : 对申请的内存映射区的操作权限
                -PROT_EXEC ：可执行的权限
                -PROT_READ ：读权限
                -PROT_WRITE ：写权限
                -PROT_NONE ：没有权限
                要操作映射内存，必须要有读的权限。
                PROT_READ、PROT_READ|PROT_WRITE
            - flags :
                - MAP_SHARED : 映射区的数据会自动和磁盘文件进行同步，进程间通信，必须要设置这个选项
                - MAP_PRIVATE ：不同步，内存映射区的数据改变了，对原来的文件不会修改，会重新创建一个新的文件。（copy on write）
            - fd: 需要映射的那个文件的文件描述符
                - 通过open得到，open的是一个磁盘文件
                - 注意：文件的大小不能为0，open指定的权限不能和prot参数有冲突。
                    prot: PROT_READ                open:只读/读写 
                    prot: PROT_READ | PROT_WRITE   open:读写
            - offset：偏移量，一般不用。必须指定的是4k的整数倍，0表示不便宜。
        - 返回值：返回创建的内存的首地址
            失败返回MAP_FAILED，(void *) -1

    int munmap(void *addr, size_t length);
        - 功能：释放内存映射
        - 参数：
            - addr : 要释放的内存的首地址
            - length : 要释放的内存的大小，要和mmap函数中的length参数的值一样。
*/

/*
    使用内存映射实现进程间通信：
    1.有关系的进程（父子进程）
        - 还没有子进程的时候
            - 通过唯一的父进程，先创建内存映射区
        - 有了内存映射区以后，创建子进程
        - 父子进程共享创建的内存映射区
    
    2.没有关系的进程间通信
        - 准备一个大小不是0的磁盘文件
        - 进程1 通过磁盘文件创建内存映射区
            - 得到一个操作这块内存的指针
        - 进程2 通过磁盘文件创建内存映射区
            - 得到一个操作这块内存的指针
        - 使用内存映射区通信

    注意：内存映射区通信，是非阻塞。
*/

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main() {

    // 1.打开一个文件
    int fd = open("test.txt", O_RDWR);
    int size = lseek(fd, 0, SEEK_END);  // 获取文件的大小

    // 2.创建内存映射区
    void *ptr = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if(ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(0);
    }

    // 3.创建子进程
    pid_t pid = fork();
    if(pid > 0) {
        wait(NULL);
        // 父进程
        char buf[64];
        strcpy(buf, (char *)ptr);
        printf("read data : %s\n", buf);
       
    }else if(pid == 0){
        // 子进程
        strcpy((char *)ptr, "nihao a, son!!!");
    }

    // 关闭内存映射区
    munmap(ptr, size);

    return 0;
}

         内存映射提供了一种高效的进程间通信方式，因为它避免了数据的复制，直接在物理内存中共享数据。然而，使用内存映射时需要注意同步问题，以确保多个进程之间对共享数据的访问是安全的。在并发访问时，通常需要使用同步机制，如信号量或互斥锁，来保护共享数据。