Linux C編程：記憶體映射（mmap）原理與實戰範例

mmap 核心優勢

• 高效 I/O：將檔案直接映射到虛擬記憶體，讀寫轉為指標操作，避免 read/write 系統調用與資料拷貝。
• 共享記憶體：多進程映射同一檔案（MAP_SHARED）實現零拷貝進程間通訊。
• 適用範圍：僅支援可定位檔案（普通檔、塊設備），不支援管道、Socket。

關鍵 API 速查

完整範例：讀寫檔案內容

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

int main() {
    int fd = open("testfile", O_RDWR);
    if (fd < 0) { perror("open"); return 1; }

    /* 映射整個檔案 */
    off_t len = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    char *map = mmap(NULL, len, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (map == MAP_FAILED) { perror("mmap"); close(fd); return 1; }

    /* 讀取並列印 */
    char buf[100];
    strcpy(buf, map);
    printf("mmap read: %s\n", buf);

    /* 修改內容（自動同步回檔案） */
    strcpy(map, "Buf Is Not Null!");
    printf("mmap write: %s\n", map);

    munmap(map, len);
    close(fd);
    return 0;
}

常見坑點

• MAP_PRIVATE 修改不回寫檔案，適合 Copy-on-Write 快照場景。
• 映射長度建議 ≥ 檔案大小；擴充檔案需先 ftruncate 再 mremap。
• 多線程/進程並發修改需自行加鎖（pthread_mutex 或檔案鎖）。