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);
}