基于visual c++之windows核心编程代码分析（22）Mapping File编程
2016-12-09 20:26
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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
[cpp] view
plain copy
/* 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
[cpp] view
plain copy
/* 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
[cpp] view
plain copy
#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);
}
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
[cpp] view
plain copy
/* 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
[cpp] view
plain copy
/* 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
[cpp] view
plain copy
#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);
}
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