mmap：文件什么时候会变成程序地址空间里的一扇窗？

文件通常被理解为磁盘上的一串字节，程序要读它，往往先调用 read 把内容复制到用户态缓冲区。mmap（memory mapping，内存映射）提供了另一种视角：把文件的一段内容映射到进程的虚拟地址空间，让程序像访问内存一样访问文件。

可以把文件想成仓库，把进程地址空间想成一张城市地图。mmap 不是把整个仓库立刻搬到城市，而是在地图上预留一块“对应区域”。程序第一次触碰某一页时，操作系统再通过缺页机制把相应文件页装入内存，并建立虚拟地址到物理页的映射。没访问的部分可以继续留在磁盘上。

这种方式很适合随机访问大型文件、共享内存、加载动态库和构建文件缓存。多个进程还可以映射同一文件的页面，让操作系统在物理内存层面复用缓存。对程序来说，索引结构可以直接用指针或偏移访问，避免显式地管理每次 read 的缓冲区。

代价是，文件访问的延迟被隐藏到页面错误里，第一次触碰某页可能触发磁盘 I/O；映射区域也可能因为内存压力被换出。文件被截断后继续访问映射区会导致异常，多个进程写同一映射还涉及可见性、同步和持久化边界。mmap 也不等于永久驻留内存，更不保证每一次访问都比 read 快。

理解 mmap 的关键是区分虚拟地址和物理数据：程序拿到的是一个地址视图，操作系统负责在背后按页装载、缓存和回收。它把文件系统与虚拟内存连接起来，使文件、共享内存和进程地址空间可以用同一种访问模型协作。

映射还分为共享和私有等不同语义。共享映射可以让写入对其他映射者可见，并最终通过同步机制落回文件；私有映射则常借助写时复制，让进程拥有自己的修改。选择哪一种，取决于应用要的是跨进程通信、文件持久化，还是高效读取，而不能只看 API 名字里有“memory”。

资料来源：Linux mmap(2) 手册