使用 mmap() 为二维数组初始化共享内存，是否还需要为后续指针映射内存？我应该改用 shm 吗？

Question

我正在使用 mmap() 为父进程和子进程初始化共享内存 space，对象恰好是一个双字符指针（即 char**）。这是必要的，因为我将在子进程中将用户输入存储到此 2D 数组，并且父进程将在子进程终止后访问相同的数据。在阅读了一些关于 mmap() 的文档后，解决这个问题并不难，感觉很像 malloc()，但没有那么多承诺。

考虑下面的代码，直接从我正在编写的程序中复制：

/* mmap prot and flags */
int protection = PROT_READ | PROT_WRITE;     // readable and writable
int map_flags  = MAP_SHARED | MAP_ANONYMOUS; // no file, changes are propagated

/* initialize shared memory */                 
char **histv = (char**)mmap(NULL,              // (void*)  address
                (sizeof(char*) * MAX_HISTORY), // (size_t) length
                protection,                    // (int)    memory protection
                map_flags,                     // (int)    mapping flags
                -1,                            // (int)    file descriptor
                0);                            // (off_t)  addr offset

for (int i = 0; i < MAX_HISTORY; i++) {
    histv[i] = (char*)mmap(NULL,  
                (sizeof(char) * MAX_LINE), 
                protection,
                map_flags, 
                -1, 
                0);
}

我的问题：

我必须遍历指针数组以映射数组中的每个后续地址，还是我真的只需要从第一个映射返回的指针？
如果不需要，是否建议还是这样做？
是否有任何实际理由始终将 shm_open() 和 ftruncate() 与 mmap() 结合使用，而不是使用 MAP_ANONYMOUS？（注意：我从来没有用过前两者，我最近才读了很多关于共享内存的文章。）

Answer 1

首先，char a[N][M]和char **a = malloc(...)是有区别的。

对于前者，您可以像在任何其他语言中一样将其视为矩阵。

对于后者，您将调用 malloc(N * sizeof(char *))，即您将分配 N 个指针，并且对于每个这样的指针，您将调用 malloc(M * sizeof(char)).

如果你想一次完成所有分配，你会调用 malloc(N * (sizeof(char *) + M * sizeof(char)))，即你会为 N char 个大小为 M 的数组分配足够的内存，再加上一个 char *数组。

所有这些都适用于任何形式的内存分配，无论是 malloc(3)、mmap(2) 还是其他 - 但是，请参阅以下内容。

其次，这是非常重要:

假设mmap()的目的是与其他进程共享内存，你不能将指针放在映射内存中。

来自一个地址space（=进程）的指针仅在该地址space内有效。

回答您的问题：

您可以一次性调用 mmap()，就像我在上面用 malloc() 展示的那样，或者在循环中调用。但是，如果您希望能够将其视为矩阵，则必须在循环中初始化指针。但是，不要做任何这些 - 见下文
建议取决于您经常需要一个新的历史条目，以及有多大 MAX_HISTORY。如果它很大而且不经常使用，一个一个分配，不要预先分配所有东西。经常用或者小的就一次性分配。
人们在共享内存时使用 shm_open(3) 的原因是能够为内存附加一个名称，允许其他进程仅通过名称访问它。 ftruncate(2) 通常用于设置文件大小，因为如果文件小于您正在映射的大小，mmap() 将不会映射您想要的所有内存。

假设历史足够小，因为它可能是，你的案例要求如下：

// allocate a matrix in one go
char *histv = (char *)mmap(NULL, // note the type, char * not char **
                (sizeof(char*) * MAX_HISTORY * MAX_LINE), // note the size, no extra array
                protection,
                map_flags,
                -1,
                0);

// manually implement the same logic the C compiler implements for arrays such as a[N][M]
char *history_get(n)
{
    return histv + (n * MAX_LINE);
}

使用 mmap() 为二维数组初始化共享内存，是否还需要为后续指针映射内存？我应该改用 shm 吗？

Initializing shared memory using mmap() for a 2D array, is it necessary to also map memory for subsequent pointers? Should I use shm instead?

c

posix

ipc

mmap

shared-memory