Индивидуальное задание

Реализовать задание, исходя из соответствующей схемы создания и взаимодействия потоков, процессов и буфера обмена.

Отчет по лабораторной работе должен содержать тему, цель, содержание индивидуального задания, листинг программы, скрин-шот результатов расчета.

Лабораторная работа № 7

Асинхронный ввод-вывод в режиме пользователя

Цель: Получить навыки в следующих предметных областях:

• работа с файлами в режиме ввода-вывода с перекрытием (input/output overlapped).

Теоретические сведения

Функция CreateFile

Функция создаёт указатель на новое устройство типа:

• Файл

• Канал

• mailslot (почтовый канал)

• коммуникационный ресурс (например COM порт)

• дисковые устройства

• консоли

• директории (открывает их)

Все эти функции описаны в одном файле windows.h.

Описание:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

HANDLE CreateFile(    LPCTSTR lpFileName,        // Указатель на имя файла (устройства)    DWORD dwDesiredAccess,  //Параметры доступа    DWORD dwShareMode,        //Разделяемый доступ    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,    //безопасность    DWORD dwCreationDistribution,// Описание    DWORD dwFlagsAndAttributes,     // Атрибуты файла    HANDLE hTemplateFile      // Файл шаблона );

Файл создается следующим образом:

1 2 3 4 5 6 7

{    Handle FileHandle;    FileHandle=CreateFile("file1.txt",GENERIC_READ |       GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_READ, NULL, CREATE_NEW,       FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, 0);    CloseHandle(FileHandle); }

Теперь рассмотрим используемые параметры:

• параметры GENERIC_READ и GENERIC_WRITE определяют доступ на чтение и запись. Однако можно указать что-то одно в зависимости от ваших потребностей. Если в качестве этого параметра указать 0, то в этом случае функция отработает успешно, однако никакого доступа к файлу не получит. Этот вариант удобно использовать для теста существования файла.

• параметры FILE_SHARE_WRITE or FILE_SHARE_READ — общий доступ на чтение и запись к данному файлу. То есть файл будет доступен при одновременном использовании несколькими процессами.

• следующий параметр — атрибут безопасности неопределен. То есть все дескрипторы будут доступны дочерним процессам вашего приложения.

• параметр CREATE_NEW указывает на создание нового файла. Если файл с заданным именем существует, то будет возвращен код ошибки. Если использовать параметр CREATE_ALWAYS, то в этом случае, если файл существует, то он будет перезаписан.

• параметр FILE_ATTRIBUTE_NORMAL определяет файлу стандартные атрибуты. А если указывать флаг FILE_FLAG_OVERLAPPED, то файл будет доступен в асинхронном режиме.

• так как мы не используем шаблоны, то в качестве этого параметра указываем ноль.

Функция OpenFile

Данная функция, по сути своей, предназначена для открытия файлов или устройств. Функция OpenFile в случае успеха возвращает дескриптор (указатель) открываемого файла. В случае неудачи мы получим в качестве дескриптора значение INVALID_HANDLE_VALUE.

1 2 3 4 5

HFILE WINAPI OpenFile(   LPCSTR lpFileName,   LPOFSTRUCT lpReOpenBuff,   UINT uStyle );

Теперь рассмотрим используемые параметры:

• в качестве первого параметра указывается имя открываемого файла.

• вторым параметром является специальная структура открываемого файла, в которую заносятся сведения о файле.

• 3-й параметр представляет собой совокупность флагов для работы с файлом.

Собственно, как открыть файл:

1 2 3 4 5 6

{    Handle FileHandle;    FileHandle= OpenFile("Settings.ini", Buf, OF_Create |                             OF_READWRITE | OF_SHARE_EXCLUSIVE);    CloseHandle(FileHandle); }

В данном примере стоит уделить внимание флагам. Первые 2 из которых определяют доступ к файлу, а флаг OF_SHARE_EXCLUSIVE сообщает системе, что доступ к этому файлу запрещен до тех пор, пока указатель на этот файл не освободится.

Функция ReadFile

Данная функция предназначена для чтения файлов или с устройств ввода/вывода. В случае успешного выполнения операции  чтения, возвращается логическое значение true, иначе false. А функция GetLastError вернет ERROR_HANDLE_EOF.

1 2 3 4 5 6 7

BOOL ReadFile(HANDLE hFile, //собственно указатель на файл          LPVOID lpBuffer,  // указатель на буфер - куда записываем считанные данные          DWORD nNumberOfBytesToRead, //объем считываемых данных, не может превышать размер буфера          LPDWORD lpNumberOfBytesRead, //фактический размер считанных данных          LPOVERLAPPED lpOverlapped   // флаг режима доступа к файлу:                                     // асинхронный (FILE_FLAG_OVERLAPPED) или синхронный // (NULL) );

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7

{ Handle FileHandle; char Buf[1000]; ...      ReadFile(FileHandle, Buf, sizeof(buf),NULL); ... }

Функция WriteFile

Данная функция предназначена для записи в файл или устройство ввода/вывода. С ней все аналогично что и с функцией ReadFile(). В случае успешного выполнения операции  чтения, возвращается логическое значение true, иначе false. А функция GetLastError вернет ERROR_HANDLE_EOF.

1 2 3 4 5 6 7

BOOL WriteFile(HANDLE hFile, //собственно указатель на файл          LPVOID lpBuffer,  // указатель на буфер - откуда записываем данные в  файл          DWORD nNumberOfBytesToWrite, //объем записываемых данных          LPDWORD lpNumberOfBytesWrite, //фактический размер записанных данных          LPOVERLAPPED lpOverlapped   // флаг режима доступа к файлу: асинхронный(FILE_FLAG_OVERLAPPED)                                     //или синхронный(NULL) );

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7

{ Handle FileHandle; char Buf[1000]; ...      ReadFile(FileHandle, Buf, sizeof(buf),NULL); ... }

Функция CloseHandle

Эта функция достаточно проста. Выполняет действия по освобождению указателя на файл. Ее необходимость очевидна — чтобы не засорять память ненужными указателями и позволять работу с файлами другим процессам. В качестве ее единственного параметра передается указатель на ранее открытый файл.

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7

{    Handle FileHandle;    FileHandle= OpenFile("Settings.ini", Buf, OF_Create |                             OF_READWRITE | OF_SHARE_EXCLUSIVE); ...    CloseHandle(FileHandle); }

Функция DeleteFile

Эта функция так же не отличается особой сложностью. Данная функция удаляет файл, который указан в параметре.  Функция возвращает значение true, если выполняется успешно. Иначе возвращает false, а код ошибки можно получить с помощью GetLastError.

1 2 3

BOOL WINAPI DeleteFile(       LPCTSTR lpFileName // имя файла, который надо удалить );

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7

{ ...      DeleteFile("C:\Temp\test.txt");// если указать только // имя файла, то будет осуществлена попытка удалить файл из папки, откуда была запущена программа   ... }

Функция CopyFile

Основное назначение этой функции — копирование файла. В случае успеха возвращает true, иначе — false. Код ошибки можно получить с помощью GetLastError.

1 2 3 4 5 6

BOOL CopyFile(      LPCTSTR lpExistingFileName,// Указатель на файл, который надо копировать      LPCTSTR lpNewFileName, // Указатель на имя файла, куда надо копировать      BOOL bFailIfExists //если указать true, то в случае существования такого файла,       // произойдет ошибка, если false - то существующий файл будет перезаписан. );

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6

{ ...      CopyFile("C:\Temp\test1.txt","C:\Temp\test2.txt", true); // если указать только // имя файла, то все действия будут выполнены в папке из которой запущена программа ... }

Функция FindFirstFile

Данная функция запускает поиск в указанной директории. Функция возвращает указатель на найденный файл, если нет, то возврат будет типа ERROR_NO_MORE_FILES.

1 2 3 4

HANDLE FindFirstFile(     LPCTSTR lpFileName, // Строка, содержащая путь для поиска файлов.     LPWIN32_FIND_DATA lpFindFileData // Информация о найденном файле );

Теперь рассмотрим параметры подробней:

• lpFileName — строка, содержащая путь для поиска файла. Эта строка может указывать на конкретный файл типа ‘c:\filename.txt’ или может хранить шаблон ‘c:\*.*’. Если указывать шаблон, то это даёт возможность перечислить все файлы удовлетворяющие шаблону.

• lpFindFileData — структура WIN32_FIND_DATA, в которую будут записаны сведения о найденном файле.

Рассмотрим структуру WIN32_FIND_DATA немного подробнее:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

typedef struct _WIN32_FIND_DATA {           DWORD dwFileAttributes;  // Атрибуты файла           FILETIME ftCreationTime; // Время создания           FILETIME ftLastAccessTime;  //Время последнего доступа           FILETIME ftLastWriteTime;   //Время последней записи в файл           DWORD    nFileSizeHigh;     //Верхний байт размера файла           DWORD    nFileSizeLow;      //Нижний байт размера файла           DWORD    dwReserved0;       //Зарезервировано           DWORD    dwReserved1;       //Зарезервировано           TCHAR    cFileName[ MAX_PATH ];    //Имя файла           TCHAR    cAlternateFileName[ 14 ]; //Имя файла для отображения в DOS (8:3) } WIN32_FIND_DATA;

Атрибутами файла может быть комбинация из флагов:

• FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE — архивный

• FILE_ATTRIBUTE_COMPRESSED — сжатый

• FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN — скрытый

• FILE_ATTRIBUTE_NORMAL — нормальный

• FILE_ATTRIBUTE_OFFLINE — данные файла недоступны

• FILE_ATTRIBUTE_READONLY — только для чтения

• FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM — системный

• FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY — временный

Размер файла разложен на два байта. Чтоб получить полный размер файла нужно выполнить действие (FInfo.nFileSizeHigh * MAXDWORD) + FInfo.nFileSizeLow. Это не самый эффективный (эффективнее сдвигать), но самый понятный способ.

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7

{    WIN32_FIND_DATA sss;    HANDLE f;    f = FindFirstFile("C:\*.*", &sss); ...    FindClose(f); }

Функция FindNextFile

Данная функция продолжает поиск начатый функцией FindFirstFile(). Если очередной файл найден, то функция возвращает значение true, иначе  возврат будет типа ERROR_NO_MORE_FILES.

1 2 3 4

BOOL FindNextFile(     HANDLE hFindFile,   // Указатель на файл из предыдущего поиска     LPWIN32_FIND_DATA lpFindFileData // Информация об очередном найденном файле );

Со вторым параметром всё ясно, из описания функции FindFirstFile. А вот первый — это указатель на файл из предыдущего поиска. Он нужен, чтобы функция FindNextFile знала, на каком файле был остановлен поиск и какой надо найти следующим.

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

{    WIN32_FIND_DATA sss;    HANDLE f;    f = FindFirstFile("C:\*.*", &sss);    if(f != INVALID_HANDLE_VALUE)       do{          ...       }while(FindNextFile(f,&sss));    FindClose(f); }

Функция GetFileSize

Данная функция определяет размер файла, на который ссылается переданный указатель. Если размер файла меньше 4 Гб, то функция возвращает размер файла. Если размер файла больше 4Гб, то размер файла записан во втором параметре. В случае возникновения исключения будет возвращено значение типа INVALID_FILE_SIZE.

1 2 3 4 5

DWORD GetFileSize(    HANDLE hFile,       // Указатель на файл    LPDWORD lpFileSizeHigh // старший байт размера файла, в качестве             // этого параметра можно указать NULL );

Теперь рассмотрим рабочий пример:

1 2 3 4 5 6 7

{ DWORD FileSize; Handle f; ... FileSize=GetFileSize(f,NULL); ... }

Асинхронный ввод-вывод

Асинхронный ввод-вывод реализован в некоторых UNIX-системах (есть стандарт POSIX для таких операций). Одна из наиполнейших реализаций этой технологии доступная также в системах линии Wіndows ХР, где ее называют вводом-выводом с перекрытием (overlapped І/O). Основная идея здесь заключается в том, что поток, который начал выполнять ввод-вывод, не блокируют до его завершения. Асинхронный ввод-вывод сводится к выполнению таких действий.

Поток выполняет системный вызов асинхронного ввода или вывода, который ставит операцию ввода-вывода в очередь и немедленно возвращает управление.

Поток продолжает выполнение параллельно с операцией ввода-вывода.

Когда операция ввода-вывода завершается, поток получает об этом сообщение.

Операция может быть прервана до своего завершения.

Основным подходом к получению сообщения о завершении асинхронного ввода-вывода является выполнение операции ожидания завершения ввода-вывода. При этом поток приостанавливают до завершения асинхронной операции. После продолжения выполнения потока можно получить информацию о результате выполнения операции. Укажем, что только на это время буфер, указатель на который был передан в операцию асинхронного ввода, заполнится считанными данными.

В Wіn32 АРЕ применяется следующий подход: для асинхронного ввода-вывода можно использовать стандартные функции файлового ввода и вывода ReadFіle() и WrіteFіle(), если в них передается последним параметром указатель на специальную структуру типа OVERLAPPED. При этом файл должен быть открыт с включенным флажком, который разрешает асинхронные операции. Для ожидания завершения ввода-вывода используют универсальную функцию ожидания, например WaіtForSіngleObject(). В простейшем случае она должна ожидать на файловом дескрипторе, для которого было выполнено ввод или вывод. Для получения результата надо использовать функцию GetOverlappedResult(), для прерывания ввода-вывода – CancelIO(). Приведем схему использования асинхронного ввода-вывода в Wіn32 АРI.

// структура - индикатор асинхронной операции

OVERLAPPED ov = { 0 };

// открыть файл с флажком асинхронного ввода-вывода

HANDLE fh = CreateFіle (.... FІLE_FLAG_OVERLAPPED,...);

// асинхронную операцию чтения задают передачей указателя на структуру ov

ReadFіle (fh, buf, sіzeof(buf), &sіze, &ov);

// ... другие действия, здесь buf пока использовать нельзя

WaіtForSіngleObject (fh, ІNFІNІTE); // ожидание завершения операции

// здесь можно использовать buf

// получение результата операции

GetOverlappedResult (fh, &ov, &nread, FALSE);