首先科普一下，什么叫映射？在计算机程序中，映射（mapping）是一种将一个数据集合中的每个元素（称为“键”）都对应到另一个集合中的唯一元素（称为“值”）的方法。简单理解数组就是映射的一种形式。
那显而易见什么是文件映射，就是将磁盘上的文件的位置，与进程逻辑地址空间中一块大小相同的区域之间的一一对应。映射后得到一个类似数组类型的东西（mmap.mmap()对象），可以通过类似操作数组的方式，达到对文件内容更改的目的。
文件映射到内存的作用：
了解什么是文件映射之后，我们就要思考一下文件映射有什么作用，如下：
1、二进制文件便捷读写
读写二进制文件还在使用open函数？各种组合seek()、read()和write()累不累？尤其二进制文件操作，非常不方便。
二进制文件数据写入文件时是以数组的形式。将数据映射到文件内，然后就以访问数组的形式访问文件，而且在对文件进行修改后，能再次通过此数组将数据同步到文件中。
2、可以提高文件读写效率，避免频繁的进行文件I/O操作
在某些情况下，我们需要处理大文件，例如日志文件、数据库文件等，使用传统的文件读写方式可能会遇到性能问题。为了提高文件处理的效率，我们可以将文件映射到内存中，从而可以直接对内存中的数据进行操作，而不需要频繁地进行磁盘读写操作。
3、某些嵌入式设备，寄存器被编址到内存地址空间，比如/dev/mem，我们可以映射这个文件来访问这些寄存器
如何访问嵌入式设备的寄存器呢？实际上，寄存器就是物理地址的某一特定空间；此时，如果要访问寄存器，只需要将 /dev/mem 的某一范围映射到内存中，用访问内存的方式来访问寄存器；
4、如果多个进程映射同一个文件，还能实现进程通信的目的
多个进程把同一个文件映射到各自的内存空间当中，实际上它们看到的是同一个视图，这样也能实现进程通信的目的。
在python中，如何将文件映射到内存？
使用标准库中mmap模块下的mmap()函数，它需要一个打开的文件描述符作为参数。
# windows版本
mmap.mmap(fileno, length, tagname=None, access=ACCESS_DEFAULT, offset=0)
# Unix 版本
mmap.mmap(fileno, length, flags=MAP_SHARED, prot=PROT_WRITE | PROT_READ, access=ACCESS_DEFAULT, offset=0, *, trackfd=True)- fileno：文件描述符；
- length：映射区域的大小，必须以页（mmap.PAGSIZE）为单位，0表示全部；
- offset：指定映射文件的某一区域，相当于文件指针，指定的区域必须是页（mmap.PAGESIZE）的整数倍；
- flags：指明映射的性质。 MAP_PRIVATE 会创建私有的写入时拷贝映射，因此对 mmap 对象内容的修改将为该进程所私有。 而 MAP_SHARED 会创建与其他映射同一文件区域的进程所共享的映射。 默认值为 MAP_SHARED。
- prot：如果指明了 prot，它将给出所需的内存保护方式；最有用的两个值是 PROT_READ 和 PROT_WRITE，分别指明页面为可读或可写。 prot 默认为 PROT_READ | PROT_WRITE。
- access：ACCESS_READ ， ACCESS_WRITE 或 ACCESS_COPY 分别指定只读，直写或写时复制内存，可以指定 access 作为替代 flags 和 prot 的可选关键字形参。 同时指定 flags, prot 和 access 将导致错误。
- trackfd：如果 trackfd 为 False，则由 fileno 指定的文件描述符将不会被复制，而结果 mmap 对象将不会被关联到映射的下层文件。 这意味着 size() 和 resize() 方法将会失败。 此模式适用于限制打开文件描述符的数量。
import mmap# write a simple example file
with open("hello.txt", "wb") as f:f.write(b"Hello Python!\n")with open("hello.txt", "r+b") as f:# memory-map the file, size 0 means whole filemm = mmap.mmap(f.fileno(), 0)# read content via standard file methodsprint(mm.readline()) # prints b"Hello Python!\n"# read content via slice notationprint(mm[:5]) # prints b"Hello"# update content using slice notation;# note that new content must have same sizemm[6:] = b" world!\n"# ... and read again using standard file methodsmm.seek(0)print(mm.readline()) # prints b"Hello world!\n"# close the mapmm.close()mmap内存映射原理
mmap内存映射的实现过程，总的来说可以分为三个阶段：
- 进程启动映射过程，并在虚拟地址空间中为映射创建虚拟映射区域；
- 调用内核空间的系统调用函数mmap，实现文件物理地址和进程虚拟地址的映射关系
- 进程发起对这片映射空间的访问，引发缺页异常，实现文件内容到物理内存（主存）的拷贝
mmap在不同操作系统中的差异
在不同的操作系统中，mmap模块的表现可能会有所不同。这里给一个官方文档的参考：mmap --- 内存映射文件支持 Python 3.13.0rc2 文档
1、文件大小
在 Windows 系统中，通过 mmap 模块创建内存映射文件时，文件大小有限制（通常是 2GB）。而在 Linux 系统中，这个限制要高得多。
2、文件模式
在 Windows 系统中，使用 mmap 时，文件必须以二进制模式打开。在 Linux 系统中，文件可以以文本模式或二进制模式打开。
3、内存映射的保护和访问模式
在 Windows 系统中，mmap 模块的 access 参数不支持 mmap.ACCESS_COPY。而在 Linux 系统中，这个参数是支持的。
4、解除内存映射
在 Windows 系统中，解除内存映射需要调用 m.close() 方法，然后调用 f.close()。在 Linux 系统中，只需调用 m.close() 即可。
5、文件偏移量
在 Windows 系统中，如果文件的大小小于创建内存映射区的大小，那么文件的实际大小将会增加到创建内存映射区的大小。在 Linux 系统中，文件的大小不会因创建内存映射区的大小而改变。