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Linux系統中C++如何實現內存映射文件

小樊
53
2025-07-02 00:41:17
欄目: 編程語言

在Linux系統中,使用C++實現內存映射文件可以通過mmap系統調用完成。mmap允許將一個文件或設備映射到進程的地址空間,從而可以直接通過內存操作來讀寫文件。

以下是一個簡單的示例,演示如何在C++中使用mmap進行內存映射:

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

int main() {
    const char* filename = "test.txt";
    int fd = open(filename, O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        std::cerr << "Error opening file: " << std::strerror(errno) << std::endl;
        return 1;
    }

    struct stat sb;
    if (fstat(fd, &sb) == -1) {
        std::cerr << "Error getting file size: " << std::strerror(errno) << std::endl;
        close(fd);
        return 1;
    }

    size_t length = sb.st_size;
    void* addr = mmap(nullptr, length, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
    if (addr == MAP_FAILED) {
        std::cerr << "Error mapping file: " << std::strerror(errno) << std::endl;
        close(fd);
        return 1;
    }

    // 現在可以通過內存操作來讀寫文件
    char* data = static_cast<char*>(addr);
    std::cout << "File content: " << data << std::endl;

    // 修改文件內容
    data[0] = 'H';

    // 刷新修改到磁盤
    if (msync(addr, length, MS_SYNC) == -1) {
        std::cerr << "Error syncing memory: " << std::strerror(errno) << std::endl;
    }

    // 解除內存映射
    if (munmap(addr, length) == -1) {
        std::cerr << "Error unmapping memory: " << std::strerror(errno) << std::endl;
    }

    close(fd);
    return 0;
}

解釋

  1. 打開文件:使用open系統調用打開文件,并獲取文件描述符fd。
  2. 獲取文件大小:使用fstat系統調用獲取文件的大小。
  3. 內存映射:使用mmap系統調用將文件映射到內存中。參數包括映射的起始地址(nullptr表示由系統選擇)、映射的長度、訪問權限(PROT_READ表示只讀)、映射類型(MAP_PRIVATE表示私有映射)和文件描述符。
  4. 讀寫文件:通過映射的內存地址直接讀寫文件內容。
  5. 同步修改:使用msync系統調用將內存中的修改同步到磁盤。
  6. 解除映射:使用munmap系統調用解除內存映射。
  7. 關閉文件:使用close系統調用關閉文件描述符。

注意事項

  • mmap系統調用可能會失敗,需要檢查返回值并處理錯誤。
  • 內存映射文件時,需要確保有足夠的權限訪問文件。
  • 修改文件內容后,需要調用msync系統調用來確保修改同步到磁盤。
  • 解除內存映射時,需要確保不再需要映射的內存。

通過這種方式,可以在Linux系統中使用C++實現高效的內存映射文件操作。

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