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C++如何高效快速读取大文件？

2023-07-01 22:01:37 深夜i -- --

C++ 高效快速读取大文件

随着计算机存储技术的不断发展，大文件的出现已经成为了常态，其读取速度也十分重要。对于 C++ 高效快速读取大文件，下面就给大家介绍几个常用的方法。

一、使用 fstream 类

C++ 中的 fstream 类是基于文件的 I/O 操作类，可以实现对文件的读写等操作。对于大文件，我们可以使用 fstream 类按块读取文件以增加读取速度。打开文件的代码如下：

 C++
#include<fstream>
using namespace std;
int main(){
 fstream fs; //定义一个 fstream 对象
 fs.open("filename", ios::binary|ios::in); //以二进制格式和读取方式打开文件
 if(!fs) //判断文件是否打开成功
  cout << "文件打开失败！" << endl;
  return 0;
 
 //...进行文件操作
 fs.close(); //关闭文件
 return 0;
}

其中，`ios::binary` 表示以二进制格式打开文件，`ios::in` 表示以读取方式打开文件，`fs` 是我们自定义的 fstream 对象。

接下来，我们对文件按块读取，在不断调用 `read()` 函数读取文件块时，每次读取的文件块大小即是我们设置的缓冲区 `buff` 的大小。代码如下：

 C++
#include<fstream>
using namespace std;
int main(){
 fstream fs;
 fs.open("filename", ios::binary|ios::in);
 if(!fs)
  cout << "文件打开失败！" << endl;
  return 0;
 
 int buffer_size = 1024; //缓冲区大小为1kB
 char *buff = new char[buffer_size]; //定义缓冲区并动态分配空间
 while(!fs.eof()){ //循环读取文件块
  fs.read(buff, buffer_size);
  int count = fs.gcount(); //获取读取的字节数
  //对读取的文件块进行处理
 }
 fs.close();
 delete [] buff; //释放缓冲区内存
 return 0;
}

其中，`buff` 是我们定义的缓冲区指针，`buffer_size` 是我们设置的缓冲区大小。

二、使用 mmap 函数

在 Linux 系统中，我们可以使用 mmap 函数将文件映射到内存中进行读取。这种方法具有非常高的读取速度，甚至比传统的文件 I/O 操作还要快。

使用 mmap 函数的代码如下：

 C++
#include <sys/mman.h> //需要加入 mmap 函数的头文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
 int fd = open("filename", O_RDONLY); //以只读方式打开文件
 if(fd == -1) //判断文件是否打开成功
  cout << "文件打开失败！" << endl;
  return -1;
 
 struct stat sb;
 if (fstat(fd, &sb) == -1) //获取文件大小
  cout << "获取文件大小失败！" << endl;
  return -1;
 
 char *addr = (char*)mmap(NULL, sb.st_size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0); //将文件映射到内存中
 if(addr == MAP_FAILED){
  cout << "文件映射失败！" << endl;
  close(fd);
  return -1;
 }
 //对映射后的内存进行操作即可
 munmap(addr, sb.st_size); //释放内存映射
 close(fd);
 return 0;
}

其中，`mmap()` 函数中的参数详解如下：

- 第一个参数：指向映射区域的指针。如果这个参数是 NULL，内核会自动选择并返回一个地址。

- 第二个参数：映射区域的长度。

- 第三个参数：映射区域的保护方式。常用的有 PROT_READ、PROT_WRITE、PROT_EXEC 等。

- 第四个参数：映射目标区域的属性。常用的有 MAP_SHARED、MAP_PRIVATE 等。

- 第五个参数：映射文件的文件描述符。

- 第六个参数：被映射的文件内的取一个偏移量。通常都是设置为 0。

总结

本文主要介绍了 C++ 如何高效快速读取大文件，常用的方法是使用 fstream 类按块读取文件和使用 mmap 函数将文件映射到内存中进行读取。在实际开发中，需要结合实际需求和场景选择合适的方法，以达到最佳的读取效果。

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