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); }