Работаем с файлами в оперативной памяти с помощью mmap

mmap (от англ. Memory Mapped File) - это механизм операционной системы Linux, который позволяет связать область виртуальной памяти процесса с файлом на диске или устройством ввода-вывода блокового типа.

Для использования mmap необходимо сначала открыть файл с помощью системного вызова open(), указав флаги O_RDONLY, O_WRONLY или O_RDWR для открытия файла на чтение, запись или чтение и запись соответственно. Далее следует указать размер области памяти, которую необходимо отобразить в файле, с помощью системного вызова fstat(), чтобы получить информацию о размере файла. Затем с помощью системного вызова mmap() можно создать отображение файла на виртуальную память процесса.

Пример использования mmap для чтения содержимого файла:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[]) {
  if (argc != 2) {
    fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]);
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  
  int fd = open(argv[1], O_RDONLY);
  if (fd == -1) {
    perror("open");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  struct stat sb;
  if (fstat(fd, &sb) == -1) {
    perror("fstat");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  char *file_content = (char *) mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
  if (file_content == MAP_FAILED) {
    perror("mmap");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  // Теперь содержимое файла доступно через указатель file_content
  for (int i = 0; i < sb.st_size; i++) {
    putchar(file_content[i]);
  }
  munmap(file_content, sb.st_size);
  return 0;
}

Этот пример открывает файл, получает его размер и создает отображение файла в памяти процесса с помощью mmap. Наконец, содержимое файла выводится на экран с помощью функции putchar(). В конце программы используется функция munmap() для освобождения ресурсов.

Пример использования mmap для записи в файл:

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[]) {
  if (argc != 2) {
    fprintf(stderr, "Usage: %s \n", argv[0]);
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  int fd = open(argv[1], O_RDWR | O_CREAT, (mode_t) 0600);
  if (fd == -1) {
    perror("open");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  const size_t FILESIZE = sizeof(int);
  int *file_content = (int *) mmap(NULL, FILESIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
  if (file_content == MAP_FAILED) {
    perror("mmap");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  *file_content = 42;
  munmap(file_content, FILESIZE);
  close(fd);
  return 0;
}

Этот пример создает новый файл и отображает его содержимое в память процесса с помощью mmap. Затем в отображенный участок памяти записывается число 42. В конце программы используется функция munmap() для освобождения ресурсов и функция close() для закрытия файла.