基于visual c++之windows核心编程代码分析（22）Mapping File编程

文件映射(mapping)是一种将文件内容映射到进程的虚拟地址空间的技术。视图(View)是一段虚拟地址空间，进程可以通过View来存取文件的内容，视图是一段内存，可以使用指针来操作视图。使用文件映射之后，读写文件就如同对读写内存一样简单。在使用文件映射时需要创建映射对象，映射对象分为命名的和未命名的。映射对象还存取权限。

       使用文件映射至少有3个好处，一是因为文件存储与硬盘上的，而文件视图是一段内存，使用文件映射操作时更方便；二是效率更高；三是可以在不同的进程间共享数据。     

       文件映射依赖于系统虚拟内存管理的分页机制。

关键API

 GetSystemInfo

获取系统信息，在后面的实例中用于获取系统内存分配粒度。

CreateFileMapping

创建mapping对象，函数原型如下：/×应该是创建一个文件映射的内核对象×/

CreateFileMapping(

    HANDLE hFile,

    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpAttributes,

    DWORD dwMaximumSizeHigh,

    DWORD dwMaximumSizeLow,

    LPCTSTR lpName

);

参数

       hFile: 输入参数，由 CreateFile 创建的需要映射的文件的文件句柄。

       lpAttributes: 输入参数，指向 SECURITY_ATTRIBUTES结构的指针，在一般情况使用默认属性即可，将此参数赋为NULL。

       flProtect: 输入参数，内存保护属性，可以是 PAGE_READONLY 、PAGE_READWRITE、PAGE_WRITECOPY、PAGE_EXECUTE_READ、PAGE_EXECUTE_READWRITE 中的一种，也可以使用位或运算附加下面的属性：SECURITY_ATTRIBUTES、SEC_COMMIT、SEC_IMAGE、SEC_LARGE_PAGES、SEC_NOCACHE、SEC_RESERVE。

       dwMaximumSizeHigh:输入参数，映射大小的最大值的高32位。

       dwMaximumSizeLow:输入参数，映射大小的最大值的低32位。

       lpName:输入参数，映射对象名，可以是NULL。

返回值：

       返回HANDLE值，mapping对象句柄。如果返回NULL，则表示失败。可使用GetLastError函数获取错误信息。

 MapViewOfFile

创建视图，将文件mapping 映射到当前进程的虚拟内存地址空间。函数原型如下：

LPVOID MapViewOfFile(

    HANDLE hFileMappingObject,

    DWORD dwDesiredAccess,

    DWORD dwFileOffsetHigh,

    DWORD dwFileOffsetLow,

    SIZE_T dwNumberOfBytesToMap

);

参数

      hFileMappingObject:输入数据，文件 mapping 对象的句柄，由 CreateFileMapping  函数或OpenFileMapping函数返回。

       dwDesiredAccess:输入参数，存取类别，可以是 FILE_MAP_WRITE、FILE_MAP_READ、FILE_MAP_COPY、、FILE_MAP_EXECUTE中的一种。

       dwFileOffsetHigh:输入参数，映射的文件偏移的高32位。

       dwFileOffsetLow:输入参数，映射的文件偏移的低32位。

       dwNumberOfBytesToMap:输入参数，映射到View的字节数。

返回值：

       返回LPVOID值，指向映射的内存值，如果为NULL表示错误。

FlushViewOfFile

将视图中的文件数据写入到磁盘上。调用此参数后，对映射视图的内存操作将会及时反映到硬盘中的文件。函数原型如下：

BOOL FlushViewOfFile(

     LPVOID  lpBaseAddress,

     SIZE_T  dwNumberOfBytesToFlush

);

参数

lpBaseAddress:输入参数，需要写入至文件的数据的起始位置。

dwNumberOfBytesToFlush:输入参数，写入的字节数，如果为0则将整个视图都写回。

返回值：

返回BOOL 值，表示是否成功。

使用说明

如果不调用此函数，数据最终也会写回到硬盘，调用此函数后，数据会立刻写回到硬盘。

FillMemory、CopyMemory。内存操作函数，分别为填充内存和复制内存。

 

使用Mapping File提高文件读写的效率范例

/* 头文件　*/
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
/* 预处理申明　*/
#define BUFFSIZE 1024                   // 内存大小
#define FILE_MAP_START 0x28804          // 文件映射的起始的位置
/* 全局变量　*/
LPTSTR lpcTheFile = TEXT("test.dat");   // 文件名

/* ************************************
* int main(void)
* 功能    演示使用文件mapping
*
* 参数    无
*
* 返回值   0代表执行完成，1代表发生错误
**************************************/
int main(void)
{
    HANDLE hMapFile;      // 文件内存映射区域的句柄
    HANDLE hFile;         // 文件的句柄
    DWORD dBytesWritten;  // 写入的字节数
    DWORD dwFileSize;     // 文件大小
    DWORD dwFileMapSize;  // 文件映射的大小
    DWORD dwMapViewSize;  // 视图（View）的大小
    DWORD dwFileMapStart; // 文件映射视图的起始位置
    DWORD dwSysGran;      // 系统内存分配的粒度
    SYSTEM_INFO SysInfo;  // 系统信息
    LPVOID lpMapAddress;  // 内在映射区域的起始位置
    PCHAR pData;            // 数据
    INT i;                // 循环变量
    INT iData;
    INT iViewDelta;
    BYTE cMapBuffer[32];  // 存储从mapping中计出的数据

    // 创建一个文件
    hFile = CreateFile(lpcTheFile,
        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
        0,
        NULL,
        CREATE_ALWAYS,
        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
        NULL);
    //判断文件是否创建成功
    if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        printf("CreateFile error\n",GetLastError);
        return 1;
    }
    // 依次写入整数，一共写入65535个整数
    // 在32位平台下，大小为65535*32
    for (i=0; i<65535; i++)
    {
        WriteFile (hFile, &i, sizeof (i), &dBytesWritten, NULL);
    }
    // 查看写入完成后的文件大小
    dwFileSize = GetFileSize(hFile,  NULL);
    printf("文件大小: %d\n", dwFileSize);

    //获取系统信息，内存分配粒度
    //获取分配粒度，进行下面的几个计算，
    //目的是为了映射的数据与系统内存分配粒度对齐，提高内存访问效率
    GetSystemInfo(&SysInfo);
    dwSysGran = SysInfo.dwAllocationGranularity;

    //计算mapping的起始位置
    dwFileMapStart = (FILE_MAP_START / dwSysGran) * dwSysGran;
    // 计算mapping view的大小
    dwMapViewSize = (FILE_MAP_START % dwSysGran) + BUFFSIZE;
    // 计算mapping的大小
    dwFileMapSize = FILE_MAP_START + BUFFSIZE;
    // 计算需要读取的数据的偏移
    iViewDelta = FILE_MAP_START - dwFileMapStart;

    // 创建File mapping
    hMapFile = CreateFileMapping( hFile,          // 需要映射的文件的句柄
        NULL,           // 安全选项：默认
        PAGE_READWRITE, // 可读，可写
        0,              // mapping对象的大小，高位
        dwFileMapSize,  // mapping对象的大小，低位
        NULL);          // mapping对象的名字
    if (hMapFile == NULL)
    {
        printf("CreateFileMapping error: %d\n", GetLastError() );
        return 1;
    }

    // 映射view
    lpMapAddress = MapViewOfFile(hMapFile,            // mapping对象的句柄
        FILE_MAP_ALL_ACCESS, // 可读，可写
        0,                   // 映射的文件偏移，高32位
        dwFileMapStart,      // 映射的文件偏移，低32位
        dwMapViewSize);      // 映射到View的数据大小
    if (lpMapAddress == NULL)
    {
        printf("MapViewOfFile error: %d\n", GetLastError());
        return 1;
    }

    printf ("文件map view相对于文件的起始位置： 0x%x\n",
        dwFileMapStart);
    printf ("文件map view的大小：0x%x\n",     dwMapViewSize);
    printf ("文件mapping对象的大小：0x%x\n", dwFileMapSize);
    printf ("从相对于map view 0x%x 字节的位置读取数据，", iViewDelta);

    // 将指向数据的指针偏移，到达我们关心的地方
    pData = (PCHAR) lpMapAddress + iViewDelta;
    // 读取数据，赋值给变量
    iData = *(PINT)pData;
    // 显示读取的数据
    printf ("为：0x%.8x\n", iData);

    // 从mapping中复制数据，32个字节，并打印
    CopyMemory(cMapBuffer,lpMapAddress,32);
    printf("lpMapAddress起始的32字节是：");
    for(i=0; i<32; i++)
    {
        printf("0x%.2x ",cMapBuffer[i]);
    }
    // 将mapping的前32个字节用0xff填充
    FillMemory(lpMapAddress,32,(BYTE)0xff);
    // 将映射的数据写回到硬盘上
    FlushViewOfFile(lpMapAddress,dwMapViewSize);
    printf("\n已经将lpMapAddress开始的32字节使用0xff填充。\n");

    // 关闭mapping对象
    if(!CloseHandle(hMapFile))
    {
        printf("\nclosing the mapping object error %d!",
            GetLastError());
    }
    //关闭文件
    if(!CloseHandle(hFile))
    {
        printf("\nError %ld occurred closing the file!",
            GetLastError());
    }

    return 0;
}

 

 通过Mapping File在进程间共享内存

 

/* 头文件　*/
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
/* 预处理申明　*/
#define BUF_SIZE 256
/* 全局变量　*/
LPTSTR szName = TEXT("SharedFileMappingObject");
LPTSTR szMsg = TEXT("进程的消息");

/* ************************************
* int main(void)
* 功能    演示文件mapping共享内存，写入数据到共享内存
*
* 参数    无
*
* 返回值   0代表执行完成，代表发生错误
**************************************/
void main(int argc, PCHAR argv[])
{
    //文件映射句柄
    HANDLE hMapFile;
    //共享数据缓冲区指针
    LPTSTR pBuf;
    //创建命名的文件映射，不代表任务硬盘上的文件
    hMapFile = CreateFileMapping(
        INVALID_HANDLE_VALUE,
        NULL,
        PAGE_READWRITE,
        0,
        BUF_SIZE,
        szName);
    if (hMapFile == NULL || hMapFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        printf("CreateFileMapping error: %d\n", GetLastError());
        return;
    }
    //创建View
    pBuf = (LPTSTR) MapViewOfFile(hMapFile,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        0,
        0,
        BUF_SIZE);
    if (pBuf == NULL)
    {
        printf("MapViewOfFile error %d\n",  GetLastError());
        return;
    }
    //将共享数据复制到文件映射中，如果运行时输入了参数则使用参数
    if(argc==1)
    {
        CopyMemory((PVOID)pBuf, szMsg, strlen(szMsg));
    }
    else
    {
        DWORD dwCopyLen = (lstrlen(argv[1])<BUF_SIZE) ? lstrlen(argv[1]): BUF_SIZE;
        CopyMemory((PVOID)pBuf, argv[1], dwCopyLen);
    }
    printf("运行程序，完成运行后，按任意键退出。");
    _getch();
    //取消映射，退出
    UnmapViewOfFile(pBuf);
    CloseHandle(hMapFile);
}

通过Mapping File在进程间共享内存通过Mapping File在进程间共享内存通过Mapping File在进程间共享内存

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
/* 预处理申明*/
#pragma comment (lib, "User32.lib")
#define BUF_SIZE 256
/* 全局变量　*/
TCHAR szName[]=TEXT("SharedFileMappingObject");

/* ************************************
* int main(void)
* 功能    演示文件mapping共享内存，从共享数据中读信息
*
* 参数    无
*
* 返回值   0代表执行完成，代表发生错误
**************************************/
void main()
{
    HANDLE hMapFile;
    LPTSTR pBuf;
    //打开文件mapping
    hMapFile = OpenFileMapping(
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        FALSE,
        szName);
    if (hMapFile == NULL)
    {
        printf("OpenFileMapping error: %d.\n",  GetLastError());
        return;
    }
    //映射
    pBuf = MapViewOfFile(hMapFile,
        FILE_MAP_ALL_ACCESS,
        0,
        0,
        BUF_SIZE);
    if (pBuf == NULL)
    {
        printf("MapViewOfFile error %d\n", GetLastError());
        return;
    }
    //消息得到的共享数据
    MessageBox(NULL, pBuf, TEXT("Process2"), MB_OK);
    //取消mapping，关闭句柄，返回
    UnmapViewOfFile(pBuf);
    CloseHandle(hMapFile);
}