将内存映射到文件描述符（反向 mmap）的系统调用？答案

【问题标题】：system call to map memory to a file descriptor (inverse mmap)?将内存映射到文件描述符（反向 mmap）的系统调用？
【发布时间】：2011-02-18 19:20:12
【问题描述】：

我希望能够将内存映射到文件描述符，这样我就可以使用一些需要文件描述符的现有函数。这基本上就是我要找的东西：

void do_operation1(int fd);

char data[DATA_MAX] = { /* embedded binary data */ };
int fd = addr_to_fd(data, DATA_MAX);

do_operation1(fd);
/* ... operate on fd ... */

我可以使用什么系统调用或调用来完成此操作？

【问题讨论】：

标签： c unix posix mmap system-calls

【解决方案1】：

一些实现有fmemopen()。（那你当然得打电话给fileno()）。

如果您没有，您可以使用 fork() 和 pipe() 自行构建。

【讨论】：

当FILE* 来自fmemopen 或类似的东西时，fileno() 在 Linux/FreeBSD（我猜是其他人）上都失败了。如果无法获取文件描述符，我不确定我们是否有解决方案。
fmemopen 也可以在 BSD 上使用 funopen 来实现。 redmine.openinfosecfoundation.org/attachments/105/… 提供了一种实现
fork() 对于这个目的来说是相当重量级的。我建议改用线程。使用select() 在管道读取和写入之间进行多路复用会更好，但我想这不是一个选项。
这行不通，因为fmemopen() 只是创建了一个由给定内存缓冲区支持的FILE*。没有创建文件描述符。

【解决方案2】：

您应该查看shm_open()。

【讨论】：

【解决方案3】：

当然，只需open(argv[0], ...)，扫描文件以查找二进制数据的开始位置，lseek() 在那里完成。当然，那个文件不会有你的二进制数据的长度。

【讨论】：

【解决方案4】：

您不能将“一些现有的内存缓冲区”映射到文件描述符。 正如上面评论中所说，fmemopen() 函数将内存缓冲区与“FILE *”流指针相关联，该指针可以使用 libc 提供的流函数进行操作。未分配文件描述符：“FILE *”流是高级抽象，与作为低级句柄的文件描述符不兼容。

相反，您可能希望分配一个新的共享内存缓冲区并将其映射到文件描述符。这被广泛使用，在 Linux 术语中称为“内存映射文件”。

您可以使用通过open() 获得的文件描述符来引用文件，或者使用通过shm_open() 获得的文件描述符来引用共享内存对象。任何文件描述符句柄都可以完成这项工作。然后您可以调用mmap() 将文件描述符映射到共享内存缓冲区。

注意：如果文件描述符引用非常规文件，例如管道、套接字或字符设备文件（例如，/dev/ttys001），mmap() 将失败。因此，您通常无法为 STDIN、STDOUT 或 STDERR 文件描述符创建内存映射文件。

您可以以类似数组的方式操作内存缓冲区，并将对内存映射文件的修改提交到磁盘。反之亦然，对文件所做的任何修改（例如，使用write() 系统调用）也会提交到内存。

下面的 sn -p 打开一个您选择的文件并将其映射到内存中。它将打印前 256 个字符并将它们替换为原始文件中的“*”。在符合 POSIX 的系统上使用 cc mmap_test.c -o mmap_test 编译它。

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

int main(int ac, char *av[])
{
    int pagesize, fd;
    unsigned char *data;

    if ( ac < 2 ) {
        printf("Usage: %s <filepath>\n", av[0]);
        return 1;
    }

    pagesize = getpagesize();

    if ( (fd = open(av[1], O_RDWR)) == -1 ) {
        perror("Error: cannot open file for reading");
        return 1;
    }

    if ( (data = mmap(NULL, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)) == MAP_FAILED ) {
        perror("Error: cannot create memory-mapped file");
        return 1;
    }

    write(1, data, 256);
    memset(data, '*', 256);

    return 0;
}

【讨论】：