исходного файла будет занято 800 Мб, т. e. на 400 Мб больше, чем следовало бы. Так что все пути ведут... к третьему методу
Метод 3: один файл, два буфера
Программа инициализирует два раздельных буфера, допустим, по 8 Кб и считывает первые 8 Кб файла в один буфер, а последние 8 Кб — в другой. Далее содержимое обоих буферов обменивается в обратном порядке и первый буфер записывается в конец, а второй — в начало того же файла. На каждой итерации программа переме щает восьмикилобайтовые блоки из одной половины файла в другую. Разумеется, нужно предусмотреть какую-то обработку на случай, ссли длина файла не кратна 16 Кб, и эта обработка будет куда сложнее, чем в предыдущем методе. Но разве это испугает опытного программиста?
По сравнению с первыми двумя этот метод позволяет экономить пространство на жестком диске, так как все операции чтения и записи протекают в рамках одного файла. Что же касается памяти, то и здесь данный метод довольно эффективен, ис пользуя всего 16 Кб. Однако он, по-видимому, самый сложный в реализации. И, кро ме того, как и первый метод, он может испортить файл данных, ссли процесс вдруг прервется.
Ну а теперь посмотрим, как тот же процесс реализуется, если применить файлы, проецируемые в память.
Метод 4: один файл и никаких буферов
Вы открываете файл, указывая системе зарезервировать регион виртуального адрес ного пространства. Затем сообщаете, что первый байт файла следует спроецировать на первый байт этого региона, и обращаетесь к региону так, будто он на самом деле содержит файл. Если в конце файла есть отдельный нулевой байт, можно вызвать библиотечную функцию _strrev и поменять порядок следования байтов на обратный. Огромный плюс этого метода в том, что всю работу по кэшированию файла вы полняет сама система: не надо выделить память, загружать данные из файла в память, переписывать их обратно в файл и т. д. и т. п. Но, увы, вероятность прерывания про цесса, например из-за сбоя в электросети, попрежнсму сохраняется, и от порчи дан ных Вы не застрахованы.
Использование проецируемых в память файлов
Для этого нужно выполнить три операции:
1.Создать или открыть объект ядра "файл", идентифицирующий дисковый файл, который Вы хотите использовать как проецируемый в память.
2.Создать объект ядра "проекция файла", чтобы сообщить системе размер фай ла и способ доступа к нему.
3.Указать системе, как спроецировать в адресное пространство Вашего процес са объект «проекция файла» — целиком или частично.
Закончив работу с проецируемым в память файлом, следует выполнить тоже три операции:
1.Сообщить системе об отмене проецирования на адресное пространство про цесса объекта ядра "проекция файла".
2.Закрыть этот объект.
3.Закрыть объект ядра "файл".
Детальное рассмотрение этих операций — в следующих пяти разделах.
Этап1: создание или открытие объекта ядра «файл»
Для этого Вы должны применять только функцию CreateFile
HANDLE CreateFile( PCSTR pszFileName, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwShareMode, PSECURITY_AIIRIBUTES psa, DWORD dwCreationDisposition, DWORD dwFlagsAndAttribules, HANDLE hTemplateFile);
Как видите, у функции CrealeFile довольно много параметров. Здесь я сосредото чусь только на первых трех: pszFileName, dwDesiredAccess и dwSbareMode.
Как Вы, наверное, догадались, первый параметр, pszFileName, идентифицирует имя создаваемого или открываемого файла (при необходимости вместе с путем). Второй параметр, dwDesiredAccess, указывает способ доступа к содержимому файла. Здесь за дастся одно из четырех значений, показанных в таблице ниже.
Значение |
Описание |
|
|
0 |
Содержимое файла нельзя считывать или записывать, указывайте это значение, если |
|
Вы хотите всею лишь получить афибуты файла |
|
|
GENERIC _READ |
Чтение файла разрешено |
|
|
GENERIC_WRITE |
Запись в файл разрешена |
|
|
GENERIC_READ | |
Разрешено и то и другое |
ENERIC_WRITE |
|
Создавая или открывая файл данных с намерением использовать его в качестве проецируемого в память, можно установить либо флаг GENERIC_READ (только для чтения), либо комбинированный флаг GENERIC_READ | GENУRIC_WRITE (чтение/ча пись)
Третий параметр, dwShareMode, указывает тип совместного доступа к данному файлу(см следующуютаблицу)
Значение |
Описание |
|
|
0 |
Другие попытки открыть файл закончатся неудачно |
|
|
FILE_SHARE_REAU |
Попытка постороннего процесса открыть файл с флагом GENERIC_WRITE |
|
не удается |
|
|
FILb_SHARF_WRlTE |
Попьлка постороннего процесса открыть файл с флагом GENERIC_READ |
|
не удается |
|
|
FILE SHARE RFAD | |
Посторонний процесс может открывать файл без ограничений |
FILE_SHARE_WRTTE |
|
|
|
Создав или открыв указанный файл, CreateFile возвращает его описатель, в ином случае
— идентификатор INVALID_HANDLE_VALUE
NOTE:
Большинство функций Windows, возвращающих те или иные описатели, при неудачном вызове дает NULL Ho CreateFile — исключение и в таких случаях возвращает идентификатор INVALID_HANDIF_VALUE, определенный как
((HANDLE) -1)
Этап 2: создание объекта ядра «проекция файла»
Вызвав CreateFile, Вы указали операционной системе, где находится физическая па мять для проекции файла на жестком диске в сети, на CD-ROM или в другом месте Теперь сообщите системе, какой обьем физической памяти нужен проекции файла Для этого вызовите функцию CreateFileMapping
HANDLE CreateFileMapping( HANDLE hFile, PSECURITY_ATTRIBUTES psa, DWORD fdwProtect, DWOPD dwMaximumSizeHigh, DWORD dwMaximumSizcLow, PCSTR pszName);
Первый параметр, hFile, идентифицирует описатель файла, проецируемою на ад реснос пространство процесса этот описатель Вы получили после вызова CreateFile Параметр psa
— указатель на структуру SECURITY_ATTRIBUTES, которая относится к обьекту ядра "проекция файла", для установки защиты по умолчанию ему присваива ется NULL
Как я уже говорил в начале этой главы, создание файла, проецируемого в память, аналогично резервированию региона адресного пространства с последующей пере дачей сму физической памяти Разница лишь в том, что физическая память для про ецируемого файла — сам файл на диске, и для него не нужно выделять пространство в страничном файле. При создании объекта «проекция файла» система не резервиру ет регион адресного пространства и не увязывает его с физической памятью из фай ла (кяк это сделать, я расскажу в следующем разделе). Но, как только дело дойдет до отображения физической памяти на адресное пространство процесса, системе пона добится точно знать атрибут защиты, присваиваемый страницам физической памя ти Поэтому в fdwProteсе надо указать желательные атрибуты защиты. Обычно ис пользуется один из перечисленных в следующей таблице.
Атрибут защиты |
Описание |
PAGE_READONLY Отобразив объект «проекция файла» на адресное пространство, можно считывать данные из файла. При этом Вы должны были пе редать в CreateFile флаг GENERIC_READ.
PAGE_READWRITE Отобразив объект «проекция файла» на адресное пространство, можно считывать данные из файла и записывать их При этом Вы должны были передать в CreateFile комбинацию флагов
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE.
PAGE_WRITECOPY Отобразив объект "проекция файла" на адресное пространство, можно считывать данные из файла и записывать их. Запись приве дет к созданию закрытой копии страницы При этом Вы должны были передать в CreateFile либо GENERIC_READ, либо GENERIC_READ |
GENERIC_WRITE
WINDOWS 98
Windows 98 функции CreateFileMapping можно передать флаг PAGE_WRITE COPY;
тем самым Вы скажете системе передать физическую память из странич ного файла. Эта память резервируется для копии информации из файла дан ных, и лишь модифицированные страницы действительно записываются в страничный файл. Изменения не распространяются на исходный файл данных. Результат применения флага PAGE_WRITECOPY одинаков в Windows 2000 и в Windows 98
Кроме рассмотренных выше атрибутов защиты страницы, существует еще и че тыре атрибута раздела; их можно ввести в параметр fdwProtect функции CreateFile Mapping побитовой операцией OR. Раздел (section) — всего лишь еще одно название проекции памяти.
Первый из этих атрибутов, SEC_NOCACHE, сообщает системе, что никакие стря ницы файла, проецируемого в память, кэшировать не надо. В результате при записи данных в файл система будет обновлять данные на диске чаще обычного. Этот флаг, как и атрибут защиты PAGE_NOCACHE, предназначен для разработчиков драйверов устройств и обычно в приложениях пе используется.
WINDOWS 98
Windows 98 игнорирует флаг SEC_NOCACHE.
Второй атрибут, SEC_IMAGE, указывает системе, что данный файл является пере носимым исполняемым файлом (portable executable, PE). Отображая его на адресное пространство процесса, система просматривает содержимое файла, чтобы опреде лить, какие атрибуты защиты следует присвоить различным страницам проецируе
мого образа (mapped image). Например, раздел кода РЕ-файла (text) обычно проеци руется с атрибутом PAGE_EXECUTE_READ, тогда как раздел данных этого же файла (.data) — с атрибутом PAGE_READWRITE Атрибут SEC_IMAGE заставляет систему спро ецировать образ файла и автоматически подобрать подходящие атрибуты защиты страниц
WINDOWS 98
Windows 98 игнорирует флаг SEC_IMAGE.
Последние два атрибута (SEC_RESERVE и SEC_COMMIT) взаимоисключают друг друга и неприменимы для проецирования в память файла данных. Эти флаги мы рас смотрим ближе к концу главы. CreateFileMapping их игнорирует
Следующие два параметра этой функции (dwMaximumSizeHigh и dwMaximum SizeLow)
самые важные. Основное назначение CreateFileMapping — гарантировать, что объекту "проекция файла" доступен нужный объем физической памяти Через эти параметры мы сообщаем системе максимальный размер файла в байтах. Так как Win dows позволяет работать с файлами, размеры которых выражаются 64-разрядными числами, в параметре dwMaximumSizeHigh указываются старшие 32 бита, а в dwMaxi mumSizeI.ow - младшие 32
бита этого значения. Для файлов размером менее 4 Гб dwMaximumSizeHigh всегда равен 0. Наличие 64-разрядного значения подразумевает, что Windows способна обрабатывать файлы длиной до l6 экзабайтов
Для создания объекта «проекция файла" таким, чтобы он отражал текущий раз мер файла, передайте в обоих параметрах нули. Так же следует поступить, если Вы собираетесь ограничиться считыванием или как-то обработать файл, не меняя его раз мер Для дозаписи данных в файл выбирайте его размер максимальным, чтобы оста вить пространство «для маневра» Если в данный момент файл на диске имеет нуле вую длину, в параметрах dwMaximumSizeHigh и dwMaximumSizeLow нельзя передавать нули Иначе система решит, что Вам нужна проекция файла с объемом памяти, рав ным 0. А это ошибка, и CreateFileMapping вернет NULL
Если Вы еще следите за моими рассуждениями, то, должно быть, подумали: что-то тут нс все ладно. Очень, конечно, мило, что Windows поддерживает файлы и их про екции размером вплоть до 16 экзабайтов, но как, интересно, спроецировать такой файл на
адресное пространство 32-разрядного процесса, ограниченное 4 Гб, из ко торых и использовать-то можно только 2 Гб? На этот вопрос я отвечу в следующем разделе. (Конечно, адресное пространство 64-разрядного процесса, размер которого составляет 16 экзабайтов, позволяет работать с еще большими проекциями файлов, но аналогичное ограничение существует и там)
Чтобы досконально разобраться, как работают функции CreateFtle и CreateFile Mapping, предлагаю один эксперимент Возьмите код, приведенный ниже, соберите его и запустите под отладчиком. Пошагово выполняя операторы, переключитесь в окно командного процессора и запросите содержимое каталога «C:\» командой dir Обратите внимание на изменения, происходящие в каталоге при выполнении каждо го оператора.
int WINAPI _tWinMain(HINSIANCE hinstExe, HINSTANCE, PISTR pszCmdLine, int nCmdShow)
{
//перед выполнением этого оператора, в каталоге C:\
//еще нет файла "MMFTest.dat"
HANOLE hfile = CreateFile("C.\\MMFTest dat",
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ |
FILE_SHARE_WRITE_, NULL, CREATE_ALWAYS,
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
//перед выполнением этого оператора файл MMFTest.dat существует,
//но имеет нулевую длину
HANDLE htilemap = CreateFileMapping(hfile, NULL,
PAGE_READWRITE, 0, 100, NULL);
//после выполнения предыдущею оператора размер файла
MMFTest.dat
//возрастает до 100 байтов
//очистка
CloseHandle(hfilemap);
CloseHandle(hfile);
//по завершении процесса файл MMFTest.dat останется
//на диске и будет иметь длину 100 байтов
return(0);
}
Вызов CreateFileMapping с флагом PAGE_READWRITE заставляет систему проверять, чтобы размер соответствующего файла данных на диске был нс меньше, чем указано в параметрах dwMaximumSizeHigh и dwMaximumSizeLow. Если файл окажется меньше заданного, CreateFileMapping увеличит его размер до указанной величины. Это дела ется специально, чтобы выделить физическую память перед использованием файла в качестве проецируемого в память. Если объект "проекция файла" создан с флагом
PAGE_READONLY или PAGE_WRITECOPY, то размер, переданный функции Create FileMapping, не должен превышать физический размер файла на диске (так как Вы не сможете что-то дописать в файл).