Linux C++如何实现内存映射文件

在Linux环境下，使用C++实现内存映射文件可以通过mmap系统调用完成。mmap允许将一个文件或设备映射到进程的地址空间，从而可以直接通过内存操作来读写文件，这样可以提高I/O性能。

下面是一个简单的示例，演示如何在C++中使用mmap进行内存映射：

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    const char *filename = "test.txt"; // 要映射的文件名
    int fd = open(filename, O_RDONLY); // 打开文件

    if (fd == -1) {
        std::cerr << "Error opening file" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 获取文件大小
    off_t length = lseek(fd, 0, SEEK_END);
    if (length == -1) {
        std::cerr << "Error getting file size" << std::endl;
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 映射文件到内存
    void *addr = mmap(nullptr, length, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    if (addr == MAP_FAILED) {
        std::cerr << "Error mapping file to memory" << std::endl;
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 关闭文件描述符，因为映射已经建立
    close(fd);

    // 现在可以通过内存操作来读写文件
    std::cout << "File content:" << std::endl;
    std::cout.write(static_cast<char*>(addr), length);

    // 解除内存映射
    if (munmap(addr, length) == -1) {
        std::cerr << "Error unmapping memory" << std::endl;
        return 1;
    }

    return 0;
}

代码说明：

1. 打开文件：使用open函数以只读模式打开一个文件。

2. 获取文件大小：使用lseek函数将文件偏移量设置为文件末尾，并获取当前偏移量，即文件大小。

3. 内存映射：使用mmap函数将文件映射到内存。参数包括：

   • nullptr：表示让系统选择映射的地址。
   • length：映射的字节数，即文件大小。
   • PROT_READ：映射区域可读。
   • MAP_PRIVATE：创建私有映射，对映射区域的修改不会写回文件。
   • fd：文件描述符。
   • 0：文件的偏移量，通常为0。

4. 使用映射：映射成功后，可以直接通过指针addr访问文件内容。

5. 解除映射：使用munmap函数解除内存映射。

注意事项：

• 确保文件存在并且有足够的权限进行读取。
• 处理好错误情况，比如文件打开失败、内存映射失败等。
• 映射完成后，及时解除映射以释放资源。

通过这种方式，可以高效地对文件进行读写操作，特别适合处理大文件或频繁随机访问的场景。