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前言

本篇文章继续讲解进程间通信，之前我们已经讲解完管道，FIFO来进行进程间通信了，这篇文章将讲解使用mmap来进行进程间通信。

一、父子进程间通信

使用mmap可以创建一块虚拟内存进行父子间的通信。

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


int main(void)
{
    int fd;
    char* p;
    int len;
    pid_t pid;

    fd = open("1.txt", O_RDWR);
    if(fd == -1)
    {
        printf("open err\n");
        return -1;
    }

    ftruncate(fd, 100);
    len = lseek(fd, 0, SEEK_END);

    p = (char*)mmap(0, len, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);

    if(p == MAP_FAILED)
    {
        printf("mmap is err\n");
        return -1;
    }

    if((pid = fork()) == 0)
    {
        /*子进程*/
        strcpy(p, "I am child\n");
        printf("pid : %d p : %s\n", getpid(), p);
    }
    else
    {
        /*父进程*/
        sleep(1);
        printf("pid : %d p : %s\n", getpid(), p);
        wait(NULL);

        munmap(p, len);
    }


    return 0;
}

运行结果：

二、无亲缘关系之间的进程通信

无亲缘关系的进程也可以通过mmap来创建映射区进行进程间通信。
mmap_w.c

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


int main(void)
{
    int fd;
    char* p;
    int len;
    pid_t pid;

    fd = open("1.txt", O_RDWR);
    if(fd == -1)
    {
        printf("open err\n");
        return -1;
    }

    ftruncate(fd, 100);
    len = lseek(fd, 0, SEEK_END);

    p = (char*)mmap(0, len, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);

    if(p == MAP_FAILED)
    {
        printf("mmap is err\n");
        return -1;
    }

    while(1)
    {
        strcpy(p, "Hello");
        sleep(1);
        strcpy(p, "World");
        sleep(1);
    }


    return 0;
}

mmap_r.c

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


int main(void)
{
    int fd;
    char* p;
    int len;
    pid_t pid;

    fd = open("1.txt", O_RDWR);
    if(fd == -1)
    {
        printf("open err\n");
        return -1;
    }

    len = lseek(fd, 0, SEEK_END);

    p = (char*)mmap(0, len, PROT_WRITE | PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);

    if(p == MAP_FAILED)
    {
        printf("mmap is err\n");
        return -1;
    }

    while(1)
    {
        printf("p : %s\n", p);
        sleep(1);
    }


    return 0;
}

运行结果：

三、mmap匿名映射区

匿名映射区是一种特殊类型的内存映射，与文件无关。在使用mmap()函数时，可以通过传递MAP_ANONYMOUS标志位来创建匿名映射区。以下是对匿名映射区的讲解：

1.无关文件：与普通的内存映射不同，匿名映射区不与任何文件相关联。它只是在进程的虚拟地址空间中分配一块连续的内存区域，可以用于各种目的，例如共享数据、进程间通信等。

2.内存分配：匿名映射区在创建时不需要指定文件描述符和文件路径，因此可以方便地在没有实际文件的情况下进行内存分配。只需指定长度和一些权限选项即可。

3.动态大小：匿名映射区可以根据需要动态调整大小。通过使用mremap()函数，可以在运行时增加或减小匿名映射区的大小。

4.零拷贝：在匿名映射区中进行数据的读写操作时，可以实现零拷贝（Zero-Copy）的效果。因为匿名映射区的数据不需要经过磁盘文件进行读写，而是直接在内存中进行，避免了数据的中间拷贝。

5.匿名映射的共享：在多线程或多进程的场景中，可以使用匿名映射区来实现数据的共享。多个线程或进程可以访问同一块匿名映射区，从而实现数据共享和通信。

6.临时数据存储：匿名映射区适合用于存储临时数据，因为它不需要与实际的文件进行交互。一旦映射区被释放或进程终止，其中的数据将消失。

需要注意的是，由于匿名映射区不与具体文件关联，因此无法通过mmap()函数将现有文件映射为匿名映射区。匿名映射区的分配和释放是在进程内部进行的，并不能被其他进程访问。

匿名映射区适用于父子进程间的通信：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main() {
    char* addr;

    // 创建匿名映射区
    addr = mmap(NULL, sizeof(int), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS, -1, 0);
    if (addr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        return 1;
    }

    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        return 1;
    }
    else if (pid == 0) {
        // 子进程
        int child_data = 42;
        memcpy(addr, &child_data, sizeof(int));

        sleep(1); // 等待父进程读取数据

        int* parent_data = (int*)addr;
        printf("Child: Received data from parent: %d\n", *parent_data);
    }
    else {
        // 父进程
        int parent_data = 100;
        memcpy(addr, &parent_data, sizeof(int));

        sleep(2); // 等待子进程写入数据

        int* child_data = (int*)addr;
        printf("Parent: Received data from child: %d\n", *child_data);

        // 释放映射区
        munmap(addr, sizeof(int));
    }

    return 0;
}

总结

本篇文章就讲解到这里，Linux全系列学习路线放在公众号号，回复7即可获取到全系列学习路线。