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Python 内存映射文件操作 Python使用mmap实现内存映射文件操作

一天一篇Python库   2021-06-07 我要评论
想了解Python使用mmap实现内存映射文件操作的相关内容吗,一天一篇Python库在本文为您仔细讲解Python 内存映射文件操作的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:Python,内存映射文件操作,Python,内存映射,下面大家一起来学习吧。

前言

内存映射通常可以提高I/O的性能,因为使用内存映射时,不需要对每个访问都建立一个单独的系统调用,也不需要在缓冲区之间复制数据,内核和用户都能很方便的直接访问内存。

说明

 1)什么叫映射?

   ==>就是给一个对象(可以是变量、物理等),起一个唯一的别名,建立一一对应的关系;

 2)文件映射:将磁盘上的文件的位置,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;

 3)映射后得到一个类似数组类型的东西(mmap.mmap()对象),可以通过类似操作数组的方式,达到对文件内容更改的目的;

优点

 1)相对于二进制文件的缺陷
  通常读写文件时,使用read()和write()方法,这两种方法都是以流的形式进行的,也就是一个字节接着一个字节的读写;如果想从某一位置开始读写,使用seek()方法调整文件指针,此方法对二进制文件的操作非常不方便,因为相对于二进制文件,数据写入文件时是以数组的形式,将数据映射到文件内,然后就以访问数组的形式访问文件,而且在对文件进行修改后,能再次通过此数组将数据同步到文件中;

 2)某些嵌入式设备,寄存器被编址到内存地址空间,我们可以映射/dev/mem某范围,取访问这些寄存器
  例如:在树莓派(为学习计算机编程教育设计的一种微型电脑)上,有一个pwm波形的发生器,若想使用此发生器,就要访问树莓派的寄存器;实际上,寄存器就是物理地址的某一特定空间;此时,如果要访问寄存器,需要将 /dev/mem 的某一范围,映射到内存中,用访问内存的方式来访问寄存器;

 3)如果多个进程映射同一个文件,还能实现进程通信的目的
  多个进程把同一个文件映射到各自的内存空间当中,实际上它们看到的是同一个视图,也能实现进程通信的目的; 

本篇,将详细介绍Python内存映射库:mmap。

mmap(读文件)

使用mmap()函数可以创建一个内存映射文件。该函数的第1个参数是一个文件描述符,可以通过file对象的fileno()函数获取;第2个参数是要映射的文件部分大小(单位字节),如果该值为0,映射整个文件,如果该参数大于文件大小,则扩展该文件。

示例如下:

import mmap

with open('英文文档.txt','r') as f:
    with mmap.mmap(f.fileno(),0,access=mmap.ACCESS_READ) as m:
        print(m.read(10))
        print(m.read(10))
        print(m[:-10])

运行之后,效果如下:

输出

这里读写会根据文件指针进行移动,比如开始读10个字符,那么第2次读就会接着11个字符开始在读,不会返回起点,而通过切片或者seek()函数可以将指针重置。

至于access参数,表示以什么方式访问,这里以读的方式。

需要特别注意的是,windows不支持创建长度为0的映射。

write(写文件)

写文件比较简单,这里我们直接看一段代码:

import mmap

word = b'The'

with open('英文文档.txt', 'r+') as f:
    with mmap.mmap(f.fileno(), 0, access=mmap.ACCESS_WRITE) as m:
        loc = m.find(word)
        m[loc:loc + len(word)] = b'lyj'
        print(m.read())

运行之后,首字母The,就被我们替换成"lyj"了,效果如下:

追加

当然,这里除了切片写入之外,也可以使用write()等文件操作方法进行操作,与文件操作一样。需要注意的是假如access等于ACCESS_COPY,那么不会把修改的内容写入磁盘上的文件。


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