与内存有关的api

mmap

​ mmap将文件或设备内存映射到进程地址空间的系统调用，常用于高效 I/O（如视频采集、文件读写）或进程间共享内存。在 V4L2（Video4Linux2）驱动中，它用来将内核的摄像头缓冲区映射到用户空间，以便直接访问图像数据，避免数据拷贝。

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：建议的映射起始地址（通常传 NULL，由内核选择）。
  • length：映射的字节数。
  • prot：内存保护模式（PROT_READ 可读，PROT_WRITE 可写，PROT_EXEC 可执行，PROT_NONE 不可访问）。
  • flags：映射类型和其他行为。
    • MAP_SHARED：映射内容对其它进程可见，且写回底层文件（或设备）。
    • MAP_PRIVATE：写时复制，修改不写回。
    • 还可组合 MAP_FIXED、MAP_LOCKED 等。
  • fd：要映射的文件描述符（设备或文件）。
  • offset：文件偏移量（必须按系统页大小对齐，通常为 0 或设备指定的偏移）。

返回值

  • 成功：返回映射区的起始地址（void*）。
  • 失败：返回 MAP_FAILED（即 (void*)-1），并设置 errno。

例子

for (uint32_t i = 0; i < kCamBufCount; i++) {
    // 1. 准备 v4l2_buffer 结构，查询缓冲区的内存信息
    v4l2_plane planes[1];
    memset(planes, 0, sizeof(planes));
    v4l2_buffer buf;
    memset(&buf, 0, sizeof(buf));
    buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE;
    buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
    buf.index = i;
    buf.m.planes = planes;
    buf.length = 1;
    if (Xioctl(cam->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0) {
        perror("VIDIOC_QUERYBUF");
        return false;
    }

    // 2. 核心 mmap 调用
    void *ptr = mmap(nullptr,                     // 由内核选择映射地址
                   planes[0].length,            // 缓冲区大小（字节）
                   PROT_READ | PROT_WRITE,      // 可读可写（驱动需要写图像数据）
                   MAP_SHARED,                  // 共享映射，驱动和用户空间共享同一块物理内存
                   cam->fd,                     // 摄像头设备文件描述符
                   planes[0].m.mem_offset);    // 缓冲区在设备内存中的偏移量
    if (ptr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap camera buffer");
        return false;
    }
    cam->bufs[i].start = ptr;
    cam->bufs[i].length = planes[0].length;

    // 3. 入队缓冲区，等待驱动填充数据
    if (Xioctl(cam->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
        perror("VIDIOC_QBUF (initial)");
        return false;
    }
}

映射成功后，ptr 指向用户空间可直接访问的地址，之后调用 VIDIOC_QBUF 将缓冲区交给驱动，驱动填充数据后，应用程序就能直接从 ptr 读取图像。