C语言内存管理函数详解：mmap、munmap、malloc与free
C语言内存管理函数详解：mmap、munmap、malloc与free
在C语言编程中，内存管理是核心技能之一。本文将全面介绍C语言中用于内存管理的关键函数，包括mmap、munmap、malloc和free，并详细解释它们的工作原理、使用场景及最佳实践。同时，我们也会列举其他相关的内存管理函数，帮助开发者全面掌握C语言内存管理技术。
一、mmap与munmap：内存映射函数
1. mmap函数详解
mmap（memory map）是Unix/Linux系统下的一个系统调用，用于将文件或设备映射到内存中，或者创建匿名内存映射。
函数原型：
#include <sys/mman.h>
void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
参数说明：
addr：建议映射起始地址，通常设为NULL让系统自动选择length：映射区域的长度prot：内存保护标志，可以是以下组合：PROT_READ：页内容可读PROT_WRITE：页内容可写PROT_EXEC：页内容可执行PROT_NONE：页不可访问
flags：映射对象的类型和映射选项：MAP_SHARED：与其他进程共享此映射MAP_PRIVATE：创建写时拷贝的私有映射MAP_ANONYMOUS：创建不与文件关联的匿名映射MAP_FIXED：使用指定的映射起始地址
fd：要映射的文件描述符（匿名映射时为-1）offset：文件映射的起始偏移量
返回值：
- 成功：返回映射区域的起始地址
- 失败：返回
MAP_FAILED（即(void *)-1）
典型用途：
- 文件映射：将文件直接映射到内存，提高I/O性能
- 大内存分配：分配超过128KB的内存块（避免堆碎片）
- 进程间通信：通过共享内存实现高效IPC
- 匿名映射：分配初始化内存（相当于malloc但更灵活）
2. munmap函数详解
munmap用于解除内存映射关系，释放由mmap创建的内存区域。
函数原型：
#include <sys/mman.h>
int munmap(void *addr, size_t length);
参数说明：
addr：映射区域的起始地址（必须是页对齐的）length：要解除映射的区域长度
返回值：
- 成功：返回0
- 失败：返回-1
注意事项：
- 解除映射后，对该区域的访问会导致段错误
- 映射区域会自动被内核回收，不需要像free那样担心内存泄漏
- 对文件映射，内核会在适当时候将脏页写回磁盘
3. mmap与munmap示例代码
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int