正文開始前，先聊點非技術(shù)的東西，推薦2本生動有趣的書：

• 《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理 宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》，曼昆，豆瓣評分9.3，4945人評價
• 《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理 微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》，曼昆，豆瓣評分9.6，1879人評價

我想看這兩本書原因是：Joel on Software 在一篇 給計算機(jī)系學(xué)生 的忠告文章里說，畢業(yè)之前你一定要修一門經(jīng)濟(jì)學(xué)課程，Joel( stackoverflow 的創(chuàng)始人 ) 的話在我心里有很重的分量，我愿意接受他的建議，甚至認(rèn)為自己 應(yīng)該在高中時 就閱讀上面２本書。

這兩本書在豆瓣上的評價極高：

一看到《經(jīng)濟(jì)學(xué)原理》這樣的書名，我會立即把它歸為異次元一類，碰都不會去碰，別說讀它了，自從大學(xué)畢業(yè)后，對于任何此類教科書，我會毫不客氣地說，滾！
這種情緒的對立既包含了對中國教育制度的控訴，又體現(xiàn)了對死讀書無法改變命運的殘酷現(xiàn)實的無奈。
工作約7到8年后，自我體會到和社會的逐漸脫節(jié)，這里不止是因為工作環(huán)境的隔離性和社交圈的狹窄，還有自身知識量的乏饋，光是義務(wù)教育和本科教育所建立的知識結(jié)構(gòu)顯然已經(jīng)無法支撐起我的求知欲所對應(yīng)的飛速發(fā)展的社會萬物，可是學(xué)習(xí)從何開始呢？

話說到這里，志同道合的人應(yīng)該知道怎么做了，我就不再講廢話了，下面回歸到技術(shù)上。

以下是正文：

一、背景知識

mmap()系統(tǒng)調(diào)用在調(diào)用進(jìn)程的虛擬地址空間中創(chuàng)建一個新內(nèi)存映射( memory mappings )，映射分為兩種:

文件映射( File mapping )：文件映射將一個文件的一部分直接映射到調(diào)用進(jìn)程的虛擬內(nèi)存中。一旦一個文件被映射之后就可以通過在相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)域中操作字節(jié)來訪問文件內(nèi)容了。映射的分頁會在需要的時候從文件中(自動)加載。這種映射也被稱為基于文件的映射( file-based mapping )或內(nèi)存映射文件( memory-mapped file )。

匿名映射( Anonymous mapping )：匿名映射沒有對應(yīng)的文件，這種映射的分頁會被初始化為0。

我們可以使某個磁盤文件的內(nèi)容看起來就像是內(nèi)存中的一個數(shù)組。如果文件的內(nèi)容是由讀多條 C 語言結(jié)構(gòu)體描述的記錄構(gòu)成的話，你就可以通過訪問結(jié)構(gòu)體數(shù)組來更新文件的內(nèi)容了。

1. 創(chuàng)建映射: mmap()

mmap()系統(tǒng)調(diào)用在調(diào)用進(jìn)程的虛擬地址空間中創(chuàng)建一個新映射，如果是文件映射的話，是通過文件描述符和文件關(guān)聯(lián)在一起：

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

成功時 mmap() 會返回新映射的起始地址。發(fā)生錯誤時 mmap( )會返回 MAP_FAILED。

參數(shù)：

• addr，用去指定內(nèi)存區(qū)域的起始地址，為了可移植性，一般設(shè)為 NULL, 表示由系統(tǒng)自動決定內(nèi)存區(qū)域的起始地址。不管采用何種方式，內(nèi)核會選擇一個不與任何既有映射沖突的地址。

• len, 映射區(qū)域的長度。

• prot，映射區(qū)域的訪問權(quán)限，可選項包括 READ/WRITE/EXEC/NONE。

• flags, 映射區(qū)域的可見性:

  • 私有映射(MAP_PRIVATE)：在映射內(nèi)容上發(fā)生的變更對其他進(jìn)程不可見，對于文件映射來講，變更將不會在底層文件上發(fā)生。
  • 共享映射(MAP_SHARED)：在映射內(nèi)容上發(fā)生的變更對所有共享同一個映射的其他進(jìn)程都可見，對于文件映射來講，變更將會發(fā)生在底層的文件上。

• fd, 被映射的文件的文件描述符。

• offset, 從該偏移位置開始映射。

更多知識點：

• 在打開描述符fd引用的文件時必須要具備與prot和flags參數(shù)值匹配的權(quán)限。

• offset參數(shù)指定了從文件區(qū)域中的哪個字節(jié)開始映射，它必須是系統(tǒng)分頁大小的倍數(shù)。

• 一旦mmap()被調(diào)用之后就能夠關(guān)閉文件描述符了，而不會對映射產(chǎn)生任何影響。

• 在Linux上，一個文件映射的分頁會在首次被訪問時被映射進(jìn)內(nèi)存。

• 除了普通的磁盤文件，使用 mmap() 還能夠映射各種真實和虛擬設(shè)備的內(nèi)容，如硬盤、光盤以及/dev/mem。

2. 同步映射區(qū)域：msync()

msync() 系統(tǒng)調(diào)用讓應(yīng)用程序能夠顯式地 在某種程度上 控制何時完成共享映射與映射文件之間的同步。

$?man?msync
SYNOPSIS
????#include?
???????int?msync(void?*addr,?size_t?length,?int?flags);
DESCRIPTION
???????msync()??flushes??changes?made?to?the?in-core?copy?of?a?file?that?was?mapped?into?memory?using?mmap(2)?back?to?the?filesystem.

參數(shù)：

• addr和length參數(shù)指定了需同步的內(nèi)存區(qū)域的起始地址和大小。

• flags 的可取值:

  • MS_SYNC，執(zhí)行一個同步的文件寫入。會阻塞直到內(nèi)存區(qū)域中所有被修改過的分頁被寫入到磁盤為止。
  • MS_ASYNC，執(zhí)行一個異步的文件寫入，會立即返回。內(nèi)存區(qū)域中被修改過的分頁會在后面某個時刻被寫入磁盤并立即對在相應(yīng)文件區(qū)域中執(zhí)行 read() 的其他進(jìn)程可見。
  • MS_INVALIDATE，使映射數(shù)據(jù)的緩存副本失效。其結(jié)果是其他進(jìn)程對文件做出的所有更新將會在內(nèi)存區(qū)域中可見。

更多知識點：

• 如果映射是私有的，那么不修改被映射的文件。

• 與其他內(nèi)存映射函數(shù)一樣，地址必須與頁邊界對齊。

• MS_ASYNC 不保證何時寫入，因為在后臺運行的 IO elevator 算法試圖通過合并和排序?qū)懭雭碜畲蟪潭鹊靥岣咝?#xff0c;以最大程度地提高 IO 的吞吐量。

二、演示 demo

1. 分解代碼

定義數(shù)據(jù)類型：

typedef?struct?{
????int?integer;
????char?string[24];
}?RECORD;

構(gòu)造數(shù)據(jù)文件 records.dat：

fp?=?fopen("records.dat","w+");
for(i=0;?i????record.integer?=?i;
????sprintf(record.string,"RECORD-%d",i);
????fwrite(&record,sizeof(record),1,fp);
}

映射文件 records.dat：

f?=?open("records.dat",O_RDWR);
mapped?=?(RECORD?*)mmap(0,?NRECORDS*sizeof(record),?
????????????????????????PROT_READ|PROT_WRITE,?MAP_SHARED,?f,?0);

通過結(jié)構(gòu)體數(shù)組修改數(shù)據(jù)(　RECORD-43->RECORD-243 )：

mapped[43].integer?=?243;
sprintf(mapped[43].string,"RECORD-%d",mapped[43].integer);
msync((void?*)mapped,?NRECORDS*sizeof(record),?MS_ASYNC);

清理現(xiàn)場：

munmap((void?*)mapped,?NRECORDS*sizeof(record));
close(f);

2. 運行效果

$?gcc?mmap.c?-o?mmap
$?./mmap
$?ls
mmap??mmap.c??records.dat
$?strings?records.dat
RECORD-0
RECORD-1
RECORD-2
...
RECORD-42
RECORD-243
RECORD-44
...

可以看到：RECORD-43 被成功修改為 RECORD-243。

演示的 demo 就這么簡單，卻需要如此多的背景知識，甚至還有大量的細(xì)節(jié)沒在文中披露，有需要時再深入講解吧。

三、相關(guān)參考

• 《Linux/Unix 系統(tǒng)編程手冊-第49章 內(nèi)存映射》
• 《Linux程序設(shè)計-第3章 文件操作》
• 《Unix 環(huán)境高級編程-第14章節(jié) 14.8-存儲映射I/O》
• LWN: R.I.P. pdflush
• Stack Overflow: msync(MS_ASYNC) flush order

你和我各有一個蘋果，如果我們交換蘋果的話，我們還是只有一個蘋果。但當(dāng)你和我各有一個想法，我們交換想法的話，我們就都有兩個想法了。如果你也對 嵌入式系統(tǒng)和開源軟件 感興趣，并且想和更多人互相交流學(xué)習(xí)的話，請關(guān)注我的公眾號：嵌入式系統(tǒng)磚家，一起來學(xué)習(xí)吧，關(guān)注或轉(zhuǎn)發(fā)都是是對作者最大的支持，謝謝大家，祝工作順利~

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的c++ mmap写入速度_Linux系统编程_用mmap+数组的方式修改数据文件的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。