一、为什么需要内存映射

“内存映射文件”可以将硬盘上的文件映射到虚拟地址空间，这样就不需要将所有东西都放入到页交换文件中，比如系统有许多程序同时运行时，如果将这些程序文件都加载到页交换文件中，页交换文件将会变得非常大。事实上，Windows 也并没有将硬盘上的程序文件复制到页交换文件中，因为这样不仅会让页交换文件将会变得非常大，也会浪费很多时间，特别是可执行程序非常大的时候。

当用户要求执行一个应用程序时，系统会打开该应用程序的.exe文件，并计算出应用程序的代码和数据的大小，然后系统会在进程的虚拟地址空间预定一块地址空间，并注明与该区域相关联的物理存储器就是.exe文件本身。

当把一个位于硬盘上的文件（可以是.exe，.dll也可以是普通文件）映像用作地址空间区域对应的物理存储器时，我们称这个文件映像为“内存映射文件”。

现在我们可以对Windows内存体系(2)--虚拟内存第 2 节的图进行完善了，加入“内存映射文件”部分：

二、内存映射文件技术介绍

常用的有 Win32 API 的CreateFile()、WriteFile()、ReadFile()和 MFC 提供的CFile类都可以实现文件的读写操作。一般来说，以上这些函数可以满足大多数场合的要求，但是对于某些特殊应用领域所需要的动辄几十 GB、几百 GB、乃至几 TB 的海量存储，此时在以平常的文件处理方法进行处理显然是行不通的（效率低下，而且内存没那么大）。目前，对于这种大文件的操作一般是以内存映射文件的方式来加以处理的。

内存映射文件也是 Windows 的一种内存管理方法，提供了一个统一的内存管理特征，使应用程序可以通过内存指针对磁盘上的文件进行访问。通过文件映射将磁盘文件内容（全部或者部分）与进程虚拟地址空间的某个区域建立映射关联，可以直接对被映射的文件进行访问，而不必执行文件 I/O 操作也无需对文件内容进行缓冲处理。内存文件映射的这种特性是非常适合于用来管理大尺寸文件的。

三、大文件读写实例

通过 C++调用系统 API 实现文件映射的步骤大致如下：

本示例首先在D:\生成一个大小为 1GB 的BigFile.data文件，然后使用内存映射技术将该文件内全部填充字符 A，随后读取其中的第20000~20100字节，并将这些字节修改为字符 B，然后再次读取已验证是否修改成功。

#include <windows.h>

void Test() {
  HANDLE file_ = CreateFile(TEXT("D:\\BigFile.data"),
    GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
    0,
    NULL,
    OPEN_ALWAYS,
    FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
    NULL);

  if (file_ == INVALID_HANDLE_VALUE) {
    printf("CreateFile failed, GLE:%d\n", GetLastError());
    return;
  }

  LARGE_INTEGER filesize;
  filesize.QuadPart = 1024 * 1024 * 1024; // 1GB

  HANDLE mapping_ = CreateFileMapping(file_, NULL, PAGE_READWRITE, filesize.HighPart, filesize.LowPart, NULL);
  if (mapping_ == NULL) {
    printf("CreateFileMapping failed, GLE:%d\n", GetLastError());
    return;
  }

  LARGE_INTEGER offset;
  offset.QuadPart = 0;

  LPVOID mapping_addr = MapViewOfFile(mapping_, FILE_MAP_WRITE | FILE_MAP_READ, offset.HighPart, offset.LowPart, 0);
  if (mapping_addr == NULL) {
    printf("MapViewOfFile failed, GLE:%d\n", GetLastError());
    return;
  }

  // 向文件中填充1GB的字符'A'
  //
  char buf[1024];
  for (int i = 0; i < 1024; i++) {
    buf[i] = 'A';
  }

  // 每次填充1024字节，填充1024*1024次
  for (long l = 0; l < 1024 * 1024; l++) {
    memcpy((LPVOID)((long)mapping_addr + l * 1024), buf, 1024);
  }



  // 填充完毕
  // 读取第20000~20100字节，共100字节
  //
  char read_content[101] = { 0 };
  memcpy(read_content, (LPVOID)((long)mapping_addr + 20000), 100);
  printf("%s\n", read_content);

  // 将第20000~20100字节，共100字节全部修改为字符'B'
  //
  char write_content[100];
  for (int i = 0; i < 100; i++) {
    write_content[i] = 'B';
  }

  memcpy((LPVOID)((long)mapping_addr + 20000), write_content, 100);

  // 再次读取第20000~20100字节，共100字节，验证修改是成功
  //
  memcpy(read_content, (LPVOID)((long)mapping_addr + 20000), 100);
  printf("%s\n", read_content);


  UnmapViewOfFile(mapping_addr);
  CloseHandle(mapping_);
  CloseHandle(file_);

  return;
}

int main()
{
  Test();
    return 0;
}