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C++中内存映射文件怎么用？mmap跨平台实现

P粉602998670

发布： 2025-06-26 19:39:01

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内存映射文件是将磁盘文件映射到进程地址空间，使程序像访问内存一样操作文件内容。1. 它通过操作系统自动管理缓存和分页，提高大文件处理效率；2. linux 使用 mmap 和 munmap 实现，需指定映射地址、大小、权限、标志等参数；3. windows 通过 createfilemapping 和 mapviewoffile 实现类似功能；4. 跨平台封装可通过类实现不同系统调用各自 api，统一接口为 map 和 unmap；5. 使用时需注意文件大小、读写模式、错误判断及资源释放。

C++中内存映射文件怎么用？mmap跨平台实现

在C++中使用内存映射文件（Memory-Mapped File）是一种高效的文件读写方式，尤其适合处理大文件。它通过将文件映射到进程的地址空间，使得程序可以直接像访问内存一样访问文件内容。mmap 是 Linux 系统下常用的内存映射函数，但在 Windows 上没有直接对应的 mmap，需要做跨平台适配。

什么是内存映射文件？

内存映射文件的核心思想是：把磁盘上的文件映射成一段内存地址。这样读写文件就像操作数组一样方便，而且操作系统会自动管理缓存和分页，效率很高。

比如你想读取一个几十GB的日志文件，用传统 fread 或 ifstream 可能会很慢，但用内存映射就可以按需加载部分数据，节省时间和资源。

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mmap 的基本用法（Linux）

在 Linux 下，使用的是中的 mmap 函数：

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

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addr：建议的映射起始地址，通常设为 nullptr
length：映射区域大小
prot：访问权限，如 PROT_READ、PROT_WRITE
flags：映射选项，如 MAP_SHARED（修改会写回文件）、MAP_PRIVATE（私有副本）
fd：打开的文件描述符
offset：文件偏移量（必须是页对齐的）

示例代码片段：

int fd = open("example.txt", O_RDONLY);
char* data = (char*) mmap(nullptr, file_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
// 使用 data 操作文件内容
munmap(data, file_size);
close(fd);

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Windows 下怎么实现类似功能？

Windows 并不支持 mmap，但提供了类似的机制：CreateFileMapping + MapViewOfFile

步骤如下：

打开文件：CreateFile
创建文件映射对象：CreateFileMapping
映射到内存：MapViewOfFile
最后记得清理：UnmapViewOfFile 和 CloseHandle

示例伪代码结构：

HANDLE hFile = CreateFile(...);
HANDLE hMap = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READONLY, 0, 0, NULL);
char* data = (char*) MapViewOfFile(hMap, FILE_MAP_READ, 0, 0, 0);
// 使用 data
UnmapViewOfFile(data);
CloseHandle(hMap);
CloseHandle(hFile);

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如何实现跨平台的 mmap 封装？

为了统一接口，可以做一个简单的封装，在不同系统下调用各自 API：

class MemoryMappedFile {
public:
    void* map(const char* filename, size_t& out_size);
    void unmap();
private:
#ifdef _WIN32
    HANDLE hMap;
#else
    int fd;
#endif
    void* data;
};

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在 .cpp 文件中根据平台分别实现：