一、基礎知識
1．開啟裝置檔案：
mem是一個字元裝置檔案，是計算機主存的一個映像。通常只有root使用者對其有讀寫許可權。因此只有root使用者能進行這些操作。
如果要開啟裝置檔案/dev/mem，需要系統呼叫open()函式，作用是開啟一個檔案或裝置，其函式原型為：
int open(const char *path, int flags);
返回值：如果操作成功則返回一個檔案描述符，否則返回－1
形 參：
path 被開啟檔案的路徑即檔名描述。
flags 檔案的訪問模式描述,可常用的選項見下:
O_RDONLY 只讀方式
O_WRONLY 只寫方式
O_RDWR 可讀寫方式
說 明：此函式用於開啟檔案或者裝置
標頭檔案：#include <fcntl.h> #include <stat.h> 定義在/usr/include/fcntl.h中
2．讀取記憶體映像：
記憶體映像其實在記憶體中建立一個與外存中檔案完全相同的映像。使用者可以將整個檔案對映到記憶體中，也可以將檔案的一部分對映到記憶體中。
使用操作記憶體的方法對檔案進行操作。系統會將記憶體映像檔案所做的改動反映到真實檔案中去。
在記憶體映像I/O的實現過程中需要用到一些系統呼叫：
首先是建立記憶體映像檔案的系統呼叫mmap()函式，其函式原型為：
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
返回值：成功時，返回值為指向記憶體映像起始地址的指標，當呼叫失敗時，返回值為-1
形 參：
start 一個void指標，表示希望將檔案對映到此指標指向的位置，通常為NULL。
length 定義記憶體映像檔案所佔用的記憶體空間大小，以位元組計。
prot 記憶體映像檔案的安全屬性，注意和open函式中的flags屬性保持一致。它的可使用的選項如下：
Flags 含義
PROT_EXEC 被映像記憶體可能含義機器碼，可被執行
PROT_NONE 映像記憶體不允許訪問
PROT_READ 映像記憶體可讀
PROT_WRITE 映像記憶體可寫
flags 記憶體映像的標誌，選項如下：
Flags 含義
MAP_FIXED 指定對映起始地址，如果由start和len指定的記憶體區重疊於現存的對映空間，重疊部分將會被丟棄。
如果指定的起始地址不可用，操作將會失敗。並且起始地址必須落在頁的邊界上。
MAP_SHARED 與其它所有對映這個物件的程式共享對映空間。對共享區的寫入，相當於輸出到檔案。
直到msync()或者munmap()被呼叫，檔案實際上不會被更新。
MAP_PRIVATE 建立一個寫入時拷貝的私有對映。記憶體區域的寫入不會影響到原檔案。
這個標誌和以上標誌是互斥的，只能使用其中一個。
MAP_NORESERVE 不要為這個對映保留交換空間。當交換空間被保留，對對映區修改的可能會得到保證。
當交換空間不被保留，同時記憶體不足，對對映區的修改會引起段違例訊號。
MAP_LOCKED 鎖定對映區的頁面，從而防止頁面被交換出記憶體。
MAP_GROWSDOWN 用於堆疊，告訴核心VM系統，對映區可以向下擴充套件。
MAP_ANONYMOUS 匿名對映，對映區不與任何檔案關聯。
MAP_ANON MAP_ANONYMOUS的別稱，不再被使用。
MAP_FILE 相容標誌，被忽略。
MAP_32BIT 將對映區放在程式地址空間的低2GB，MAP_FIXED指定時會被忽略。
當前這個標誌只在x86-64平臺上得到支援。
MAP_POPULATE 為檔案對映通過預讀的方式準備好頁表。隨後對對映區的訪問不會被頁違例阻塞。
MAP_NONBLOCK 僅和MAP_POPULATE一起使用時才有意義。不執行預讀，只為已存在於記憶體中的頁面建立頁表入口。
fd 要對映的檔案的描述符。
offset 所對映的資料內容 距離檔案頭的偏移量。
說 明：此函式用於將一個檔案或它的一部分對映到記憶體中。
標頭檔案：#include <sys/mman.h> #include <sys/types.h> 函式定義在/usr/include/sys/mman.h
3．撤銷記憶體映像的修改
另外我們使用完記憶體映像檔案後，要用系統呼叫函式munmap()函式來撤銷，其函式原型為：
int munmap(void *start, size_t length);
返回值：成功時，返回值為0；呼叫失敗時返回值為 -1，並將errno設定為相應值。
形 參：
start 要撤銷的記憶體映像檔案的起始地址。
length 要撤銷的記憶體映像檔案的大小。
說 明：當程式結束或利用exec相關函式來執行其他程式時，對映記憶體會自動解除，但關閉對應的檔案描述詞時不會解除對映。
標頭檔案：#include <sys/mman.h>
4．將記憶體映像的改動儲存到外存中
最後，如果我們要將記憶體映像的改動儲存到外存中，還需要系統呼叫msync()函式，其函式原型為：
int msync(const void *start,size_t length,int flags);
返回值：成功時，返回值為0；呼叫失敗時返回值為 -1，並將errno設定為相應值。
形 參：
start 要儲存到外存的那些原始檔的起始地址。
length 表示記憶體映像檔案的大小。
flags 設定了函式的相應操作，其具體選項如下：
Flags 含義
MS_ASYNC 呼叫一個寫操作並返回
MS_INVALIDATE 映像到相同檔案的記憶體映像資料更新
MS_SYNC 完成寫操作後函式返回
說 明：程式在對映空間的對共享內容的改變並不直接寫回到磁碟檔案中，往往在呼叫munmap()後才執行該操作。
可以通過呼叫msync()函式來實現磁碟檔案內容與共享記憶體區中的內容一致,即同步操作。
標頭檔案：#include <sys/mman.h>
5．通過/dev/mem裝置檔案和mmap系統呼叫，可以將線性地址描述的實體記憶體對映到程式的地址空間，然後就可以直接訪問這段記憶體了。
二、一個例子
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main (int args, char* arg[])
{
int i;
int fd;
char* mem;
char *buff = "HELLO";
//open /dev/mem with read and write mode
if((fd = open ("/dev/mem", O_RDWR)) < 0)
{
perror ("open error");
return -1;
}
//map physical memory 0-10 bytes
mem = mmap (0, 10, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (mem == MAP_FAILED)
{
perror ("mmap error:");
return 1;
}
//Read old value
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("\nold mem[%d]:%d", i, mem[i]);
}
printf(The value is 0x%x\n, *((int *)mem));
//write memory
memcpy(mem, buff, 5);
//Read new value
for (i = 0; i<5 ; i++)
{
printf("\nnew mem[%d]:%c", i, mem[i]);
}
printf("\n");
munmap (mem, 10); //destroy map memory
close (fd); //close file
return 0;
}