Linux系统中C++如何实现内存映射文件

在Linux系统中，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。

以下是一个简单的示例，演示如何在C++中使用mmap进行内存映射：

#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <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;
    }

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

    // 修改文件内容
    data[0] = 'H';

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

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

    close(fd);
    return 0;
}

解释

1. 打开文件：使用open系统调用打开文件，并获取文件描述符fd。
2. 获取文件大小：使用fstat系统调用获取文件的大小。
3. 内存映射：使用mmap系统调用将文件映射到内存中。参数包括映射的起始地址（nullptr表示由系统选择）、映射的长度、访问权限（PROT_READ表示只读）、映射类型（MAP_PRIVATE表示私有映射）和文件描述符。
4. 读写文件：通过映射的内存地址直接读写文件内容。
5. 同步修改：使用msync系统调用将内存中的修改同步到磁盘。
6. 解除映射：使用munmap系统调用解除内存映射。
7. 关闭文件：使用close系统调用关闭文件描述符。

注意事项

• mmap系统调用可能会失败，需要检查返回值并处理错误。
• 内存映射文件时，需要确保有足够的权限访问文件。
• 修改文件内容后，需要调用msync系统调用来确保修改同步到磁盘。
• 解除内存映射时，需要确保不再需要映射的内存。

通过这种方式，可以在Linux系统中使用C++实现高效的内存映射文件操作。