Common Lisp通过CFFI操作mmap

;; Load CFFI if not already loaded
(ql:quickload :cffi)

;; Define mmap-prot enum
(cffi:defcenum mmap-prot
  (:none 0)
  (:read 1)
  (:write 2)
  (:read-write 3))

;; Define mmap-struct structure
(cffi:defcstruct mmap-struct
  (addr :pointer)
  (length :size)
  (prot :int)
  (flags :int))

;; Create mmap-struct instance
(defun create-mmap-struct ()
  (cffi:foreign-alloc '(:struct mmap-struct)))

;; Set mmap-struct fields
(defun set-mmap-struct-fields (mmap-struct)
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'addr) (cffi:foreign-alloc :pointer))
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'length) 4096)
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'prot) (cffi:foreign-enum-value 'mmap-prot :read))
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'flags) 0))

;; Usage example
(let ((mmap (create-mmap-struct)))
  (set-mmap-struct-fields mmap)
  ;; You can now use mmap for further operations...
  ;; For example, print the fields
  (format t "Address: ~A
  (format t "Length: ~A
  (format t "Protection: ~A
  (format t "Flags: ~A

让我们详细解析上面的 Common Lisp 代码。

1. 加载 CFFI 库

(ql:quickload :cffi)
  • ql:quickload:这个函数属于 Quicklisp,它用于加载指定的库。在这里,加载的是 CFFI(Common Foreign Function Interface),一个用于与 C 库交互的库。
  • :cffi:cffiCFFI 库的名称。通过 ql:quickload,如果 CFFI 还没有安装,它将自动下载并加载它。

2. 定义枚举类型 mmap-prot

(cffi:defcenum mmap-prot
  (:none 0)
  (:read 1)
  (:write 2)
  (:read-write 3))
  • cffi:defcenum:CFFI 的一个宏,用于定义 C 风格的枚举类型。
  • mmap-prot:枚举的名称,表示内存映射的保护模式。
  • (:none 0):定义枚举的第一个值,:none 对应的值是 0
  • (:read 1):read 表示读权限,对应的值是 1
  • (:write 2):write 表示写权限,对应的值是 2
  • (:read-write 3):read-write 表示读写权限,对应的值是 3

此枚举类型将用于指示内存映射的权限。

3. 定义 C 结构体 mmap-struct

(cffi:defcstruct mmap-struct
  (addr :pointer)
  (length :size)
  (prot :int)
  (flags :int))
  • cffi:defcstruct:定义一个 C 结构体。
  • mmap-struct:结构体的名称。
  • (addr :pointer)addr 是结构体中的第一个字段,它的类型是 :pointer,表示这是一个指针。
  • (length :size)length 是结构体中的第二个字段,类型为 :size,表示一个大小(通常是无符号整数类型)。
  • (prot :int)prot 是结构体中的第三个字段,类型为 :int,表示一个整数,通常用于存储保护权限。
  • (flags :int)flags 是结构体中的第四个字段,类型为 :int,表示标志位。

这个结构体类似于 C 中的结构体,通常用于存储内存映射相关的信息。

4. 创建 mmap-struct 实例

(defun create-mmap-struct ()
  (cffi:foreign-alloc '(:struct mmap-struct)))
  • defun:定义一个函数,函数名是 create-mmap-struct
  • cffi:foreign-alloc:这个函数用于在 C 的堆上分配内存。它会分配可以存储 mmap-struct 结构体的内存。
  • '(:struct mmap-struct):指定分配的内存类型是一个 mmap-struct 结构体。

这个函数返回的是一个指向分配的内存的指针,该指针将被我们用来访问和操作 mmap-struct 结构体的字段。

5. 设置 mmap-struct 的字段

(defun set-mmap-struct-fields (mmap-struct)
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'addr) (cffi:foreign-alloc :pointer))
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'length) 4096)
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'prot) (cffi:foreign-enum-value 'mmap-prot :read))
  (setf (cffi:foreign-slot-value mmap-struct '(:struct mmap-struct) 'flags) 0))
  • defun:定义一个函数,函数名是 set-mmap-struct-fields
  • mmap-struct:这是函数的参数,表示 mmap-struct 结构体的指针。
  • setfsetf 是 Lisp 的赋值操作符,用于设置某个位置的值。
  • cffi:foreign-slot-value:这个函数用于访问或修改 C 结构体的字段。
    • 第一个参数是 mmap-struct,表示结构体的指针。
    • 第二个参数是 (:struct mmap-struct),它指定了结构体的类型。
    • 第三个参数是字段的名称,如 'addr'length'prot'flags
  • (cffi:foreign-alloc :pointer):分配一个指针类型的内存块,并将它赋值给 addr 字段。
  • 4096:将 4096 赋值给 length 字段,这通常表示内存映射的大小。
  • (cffi:foreign-enum-value 'mmap-prot :read):获取枚举类型 mmap-prot:read 对应的值(即 1),并将它赋值给 prot 字段。
  • 0:将 0 赋值给 flags 字段。

这个函数的作用是:通过传入一个 mmap-struct 的指针,给它的各个字段赋值。

6. 使用示例

(let ((mmap (create-mmap-struct)))
  (set-mmap-struct-fields mmap)
  ;; 你现在可以使用 mmap 进行其他操作
  ;; 例如,打印字段的值
  (format t "Address: ~A
  (format t "Length: ~A
  (format t "Protection: ~A
  (format t "Flags: ~A
  • let:创建一个局部变量 mmap,并将 create-mmap-struct 的返回值赋值给它。这里 mmap 是指向 mmap-struct 结构体的指针。
  • (set-mmap-struct-fields mmap):调用 set-mmap-struct-fields,设置 mmap 结构体的字段。
  • formatformat 是 Lisp 中用于字符串格式化和输出的函数。
  • t:表示输出到标准输出(通常是控制台)。
  • "Address: ~A
  • cffi:foreign-slot-value:从 mmap 中读取各个字段的值,分别是 addrlengthprotflags,并输出它们的值。

运行结果:

  • Address:输出结构体中的 addr 字段的值,这是一个指针。
  • Length:输出 length 字段的值,即 4096
  • Protection:输出 prot 字段的值,即 1(代表 :read 权限)。
  • Flags:输出 flags 字段的值,即 0

总结

  • 我们首先定义了一个 mmap-struct 结构体,该结构体包含了指针、长度、权限和标志字段。
  • 然后,我们创建了一个函数 create-mmap-struct 来分配该结构体的内存。
  • 通过 set-mmap-struct-fields 函数,我们设置了结构体的各个字段。
  • 最后,在 let 块中,我们创建并初始化了一个结构体实例,并打印其各个字段的值。

这段代码展示了如何使用 CFFI 在 Lisp 中定义并操作一个 C 风格的结构体。

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