本文主要是介绍MemMap内存映射，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
MemMap内存映射
转载自：https://blog.csdn.net/u014630431/article/details/72844501
一、内存映射文件是由一个文件到一块内存的映射。Win32提供了允许应用程序把文件映射到一个进程的函数 (CreateFileMapping)。内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射。使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。
基本流程：打开文件--->映射文件到内存----->同步到文件--->关闭
二、原理
首先，“映射”这个词，就和数学课上说的“一一映射”是一个意思，就是建立一种一一对应关系，在这里主要是指硬盘上文件的位置与进程逻辑地址空间中 一块大小相同的区域之间的一一对应，如图1中过程1所示。这种对应关系纯属是逻辑上的概念，物理上是不存在的，原因是进程的逻辑地址空间本身就是不存在 的。在内存映射的过程中，并没有实际的数据拷贝，文件没有被载入内存，只是逻辑上被放入了内存，具体到代码，就是建立并初始化了相关的数据结构（struct address_space），这个过程有系统调用mmap()实现，所以建立内存映射的效率很高。
既然建立内存映射没有进行实际的数据拷贝，那么进程又怎么能最终直接通过内存操作访问到硬盘上的文件呢？那就要看内存映射之后的几个相关的过程了。
mmap()会 返回一个指针ptr，它指向进程逻辑地址空间中的一个地址，这样以后，进程无需再调用read或write对文件进行读写，而只需要通过ptr就能够操作 文件。但是ptr所指向的是一个逻辑地址，要操作其中的数据，必须通过MMU将逻辑地址转换成物理地址，如图1中过程2所示。这个过程与内存映射无关。
前面讲过，建立内存映射并没有实际拷贝数据，这时，MMU在地址映射表中是无法找到与ptr相对应的物理地址的，也就是MMU失败，将产生一个缺页中断，缺页中断的中断响应函数会在swap中寻找相对应的页面，如果找不到（也就是该文件从来没有被读入内存的情况），则会通过mmap()建立的映射关系，从硬盘上将文件读取到物理内存中，如图1中过程3所示。这个过程与内存映射无关。
如果在拷贝数据时，发现物理内存不够用，则会通过虚拟内存机制（swap）将暂时不用的物理页面交换到硬盘上，如图1中过程4所示。这个过程也与内存映射无关。
三、效率
从 代码层面上看，从硬盘上将文件读入内存，都要经过文件系统进行数据拷贝，并且数据拷贝操作是由文件系统和硬件驱动实现的，理论上来说，拷贝数据的效率是一 样的。但是通过内存映射的方法访问硬盘上的文件，效率要比read和write系统调用高，这是为什么呢？原因是read()是系统调用，其中进行了数据 拷贝，它首先将文件内容从硬盘拷贝到内核空间的一个缓冲区，如图2中过程1，然后再将这些数据拷贝到用户空间，如图2中过程2，在这个过程中，实际上完成 了 两次数据拷贝 ；而mmap()也是系统调用，如前所述，mmap()中没有进行数据拷贝，真正的数据拷贝是在缺页中断处理时进行的，由于mmap()将文件直接映射到用户空间，所以中断处理函数根据这个映射关系，直接将文件从硬盘拷贝到用户空间，只进行了 一次数据拷贝 。因此，内存映射的效率要比read/write效率高。
四、实现
//MemMap.h
#ifndef MEMMAP_H
#define MEMMAP_H#include <stdio.h>
#include <QString>class MemMap
{
public:MemMap();~MemMap();bool Map(const char* szFileName);void UnMap();const void* GetData() const { return m_pData; }size_t GetSize() const { return m_uSize; }
private:void* m_pData;size_t m_uSize;int m_nFile;
};#endif // MEMMAP_H
//MemMap.cpp#include "memmap.h"
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>MemMap::MemMap() : m_pData(0), m_uSize(0), m_nFile(0)
{
}MemMap::~MemMap()
{UnMap();
}bool MemMap::Map(const char* szFileName)
{UnMap();//初始化m_nFile = open(szFileName, O_RDONLY); //返回值为intif (m_nFile < 0){m_nFile = 0;return false;}struct stat status;fstat(m_nFile, &status);//qDebug()<<m_uSize = status.st_size;m_pData = mmap(0, m_uSize, PROT_READ, MAP_SHARED, m_nFile, 0); //返回值为void*if (MAP_FAILED != m_pData){ return true;}close(m_nFile);m_pData = NULL;m_nFile = 0;m_uSize = 0;return false;
}void MemMap::UnMap()
{if(m_pData){munmap(m_pData, m_uSize);m_pData = NULL;}if(m_nFile){close(m_nFile);m_nFile = 0;}m_uSize = 0;
}
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