[C++知识库]Linux c/c++文件虚拟内存映射

?1. 使用虚拟内存映射操作文件可以大大提高向文件之中写入数据的速率
?2. 文件映射虚拟内存编程模型

??? ??? ?文件写入模型? ? ? ??

1. 打开文件 ??? ??? ? ? ? ? open()
2. 修改文件大小 ??? ??? ?ftruncate()
3. 挂载映射 ??? ? ? ? ? ? ? mmap()?? ?
4. 使用虚拟内存 ??? ??? ?指针方式
5. 卸载映射 ??? ??? ? ? ? ? munmap()
6. 关闭文件? ? ? ? ? ? ? ? ?close()

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>

struct student{
	int id;
	char name[20];
	int age;
	double score;
};

int main(){
	//1.打开文件
	int fd = open("stu.dat",O_CREAT | O_RDWR);
	if(-1 == fd)
		printf("文件打开失败!\n"),exit(-1);
	else
		printf("文件打开成功!\n");
	//2.修改文件大小
	ftruncate(fd, 3*sizeof(struct student));
	//3.挂载映射
	struct student* p = mmap(NULL,3*sizeof(struct student),PROT_WRITE|PROT_READ,
		MAP_SHARED,fd,0);
	if((void*)-1 == p)
		printf("映射虚拟内存失败:%m\n"),close(fd),exit(-1);
	printf("映射虚拟内存成功!\n");
	//4.使用虚拟内存
	struct student* pp = p;
	pp->id = 1;
	strcpy(pp->name,"张三");
	pp->age = 33;
	pp->score = 1.33;
	pp++;

	pp->id = 2;
	strcpy(pp->name,"李四");
	pp->age = 44;
	pp->score = 1.44;
	pp++;

	pp->id = 3;
	strcpy(pp->name,"王二");
	pp->age = 22;
	pp->score = 1.22;

	printf("数据写入完成!\n");
	//5.卸载映射
	int ret = munmap(p,3*sizeof(struct student));
	if(ret){
		printf("卸载失败\n"),exit(-1);
	}else{
		printf("卸载成功\n");
	}
	//6.关闭文件
	close(fd);

	return 0;
}

??

文件读取模型

1. 打开文件? ? ? ? ? ?open()
2. 挂载映射? ? ? ? ? ?mmap()
3. 使用虚拟内存? ? 指针方式
4. 卸载映射? ? ? ? ? ? munmap()
5. 关闭文件? ? ? ? ? ? close()

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>

struct student{
	int id;
	char name[20];
	int age;
	double score;
};

int main(){
	//打开文件
	int fd = open("stu.dat",O_RDONLY);
	if(-1 == fd)
		printf("文件打开失败:\n"),exit(-1);
	printf("文件打开成功:\n");
	//挂载映射
	struct student* p = mmap(NULL,3*sizeof(struct student),PROT_READ,
		MAP_SHARED,fd,0);
	//读取数据
	struct student* pp = p;
	for(int i = 0;i < 3; i++){
		printf("%d:%s:%d:%g\n",pp->id,pp->name,pp->age,pp->score);
		pp++;
	}
	//卸载映射
	munmap(p,3*sizeof(struct student));
	//关闭文件
	close(fd);

	return 0;
}

?

void* mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);

参数1:?映射区的开始地址,设置为0(NULL)时由系统决定映射开始地址

参数2:?映射区的长度

参数3:?期望的内存保护方式,不能与文件的打开模式冲突,它的值可以是下面值的组合

PROT_EXEC     //映射页内容可被执行
PROT_WRITE    //映射页可被写入
PROT_READ     //映射页可被读取
PROT_NONE     //映射页不可访问

参数4:?指定映射对象的类型,映射选项和映射页是否可以共享,它的值可以是下面值的组合

MAP_FIXED //使用指定的映射起始地址，如果由start和len参数指定的内存区重叠于现存的映射空间，重叠部分将会被丢弃。如果指定的起始地址不可用，操作将会失败。并且起始地址必须落在页的边界上。

MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。

MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。

MAP_DENYWRITE //这个标志被忽略。

MAP_EXECUTABLE //这个标志被忽略。

MAP_NORESERVE //不要为这个映射保留交换空间。当交换空间被保留，对映射区修改的可能会得到保证。当交换空间不被保留，同时内存不足，对映射区的修改会引起段违例信号。

MAP_LOCKED //锁定映射区的页面，从而防止页面被交换出内存。

MAP_GROWSDOWN //用于堆栈，告诉内核VM系统，映射区可以向下扩展。

MAP_ANONYMOUS //匿名映射，映射区不与任何文件关联。

MAP_ANON //MAP_ANONYMOUS的别称，不再被使用。

MAP_FILE //兼容标志，被忽略。

MAP_32BIT //将映射区放在进程地址空间的低2GB，MAP_FIXED指定时会被忽略。当前这个标志只在x86-64平台上得到支持。

MAP_POPULATE //为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。

MAP_NONBLOCK //仅和MAP_POPULATE一起使用时才有意义。不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。

参数5:?文件描述符fd

参数6:?被映射文件的起始映射位置(即文件的偏移量)

?int munmap(void *start, size_t length);

参数1:?mmap()函数返回的地址

参数2:?映射虚拟内存的长度

函数返回值:

成功时:?mmap函数返回被映射区的指针,?munmap()返回0

失败时:?mmap函数返回MAP_FAILED(void*)-1,munmap函数返回-1