Linux C++中如何实现内存映射文件

在Linux环境下，使用C++实现内存映射文件通常涉及以下几个步骤：

1. 包含必要的头文件：

   • <sys/mman.h>：提供内存映射相关的函数和类型。
   • <fcntl.h> 和 <unistd.h>：用于文件操作，如打开和关闭文件。
   • <sys/stat.h>：用于获取文件状态信息。
   • <iostream>、<cstring> 等：用于标准输入输出和字符串操作。

2. 打开文件： 使用 open() 函数以读写模式（O_RDWR）打开目标文件。如果文件不存在，可以创建它（O_CREAT），并设置适当的权限。

3. 获取文件大小： 使用 fstat() 函数获取文件的状态信息，特别是文件大小（st_size），这对于确定映射区域的大小至关重要。

4. 内存映射： 使用 mmap() 函数将文件映射到内存中。你需要指定映射区域的起始地址（通常设为 NULL，让系统选择合适的地址）、映射区域的大小、访问权限（如 PROT_READ | PROT_WRITE）以及映射标志（如 MAP_SHARED 或 MAP_PRIVATE）。

5. 使用映射的内存： 一旦文件被映射到内存中，你可以像操作普通数组一样操作映射区域的数据。

6. 解除内存映射： 使用 munmap() 函数解除内存映射，释放相关资源。

7. 关闭文件： 使用 close() 函数关闭文件描述符。

下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用内存映射文件来读取和修改文件内容：

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

int main() {
    const char* filename = "example.txt";
    int fd = open(filename, O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        return 1;
    }

    struct stat sb;
    if (fstat(fd, &sb) == -1) {
        perror("fstat");
        close(fd);
        return 1;
    }

    size_t fileSize = sb.st_size;
    void* addr = mmap(NULL, fileSize, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
    if (addr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 使用映射的内存
    char* data = static_cast<char*>(addr);
    std::cout << "File content: " << data << std::endl;

    // 修改文件内容
    data[0] = 'H';
    data[1] = 'e';
    data[2] = 'l';
    data[3] = 'l';
    data[4] = 'o';

    // 解除内存映射
    if (munmap(addr, fileSize) == -1) {
        perror("munmap");
        close(fd);
        return 1;
    }

    close(fd);
    return 0;
}

请注意，这个示例假设文件 example.txt 已经存在，并且至少有5个字节的大小。在实际应用中，你可能需要添加更多的错误检查和处理逻辑。此外，内存映射文件时要注意同步问题，确保在解除映射之前所有对映射区域的修改都已经写回磁盘。