内存映射文件
前面已经提到:内存映射文件是拿文件直接当作系统的内存使用,那么它主要
的用途是什么呢?主要有以下两点:
1. 直接用内存映射文件来访问磁盘上的数据文件,无需再进行文件
的I/0操作.
2. 用来在多个进程之间共享数据.进程间共享数据有很多种方法,比如
发送消息WM_COPYDATA,匿名管道等等,但他们的低层都毫无例外
的使用到了Mapping File.然而因为WM_COPYDATA一定需要使用
同步函数SendMessage,所以在实时性方面表现的不是很好.
(至于同步和异步的区别可以参考笔者的另一篇文章:
http://www.csdn.net/Develop/read_article.asp?id=14204)
前面已经提到过,内存映射文件的位置在3G—4G的空间中,这部分是Win32
所有进程都看的到并且共享的,自然可以用来传输数据,另外各个进程所
共享的DLL等也是映射在这个空间范围.
内存映射文件的使用可以分为以下三步:
1.CreateFileMapping 创建一个文件映射内核对象
2.MapViewOfFile 将文件数据映射进进程地址空间
3.UnmapViewOfFile 从进程地址空间解除这个映射
下面以Mapping File的两个主要作用分别给出两个简单的例子:
A 直接用内存映射文件访问文件.
首先在C盘下创建一个Mapping.txt里面输入1234567
HANDLE hFile=CreateFile("c://mapping.txt",
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,
NULL,
OPEN_EXISTING,
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
NULL);
HANDLE hFilemap = CreateFileMapping(hFile..);
NULL,
PAGE_READWRITE,
0,
100, // 只是开辟100个
NULL);
LPVOID pVoid=MapViewOfFile(hFilemap,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0);
Char *Buf=(char *)pVoid;
Buf[0]=”T”
CloseHandle(hFile);
CloseHandle(hFilemap);
UnmapViewOfFile(pVoid);
(注意:没有考虑异常情况)
这样,当我们再打开Mapping.txt的文件的时候,就发现第一个字节”1”
已经被改为了’T’.
也许有些读者会提问:干吗这么麻烦呢?直接用fopen或者CreateFile
不就OK了?是的,小文件是,可是如果这个文件有上百兆呢?Mapping
File为我们提供了一种直接映射存取的方便之道.
这里有个小小的地方要注意,创建映射对象的时候有个保护属性
fdwProtect可以选择PAGE_WRITECOPY,顾名思义是用来写拷贝的,
系统在收到这个参数后,将会从页面文件中额外的提交物理内存
(前面已经提到过,映射对象不使用页面文件).当发生读操作的时候,系统
仍旧使用映射文件,当发生写操作的时候,系统从页面文件中分配页面,
从映射文件中拷贝到该页进行访问,这样使得原先的写操作被丢弃.
读者可以试着照上面的例子把CreateFileMapping和MapViewOfFile
里面的两个对应字节改为PAGE_WRITECOPY和FILE_MAP_COPY,
这样原文件即使有写操作也不会被改动.
B 在不同的进程间共享数据
要进行共享如果每次都要在硬盘上创建一个文件该是多么的麻烦啊,
Windows提供了这样一种机制:当在创建映射对象的时候如果hFile
填上(HANDLE)0xFFFFFFFF,系统会自动从页面文件中创建文件对象.
另外有书上提到共享方式是以p2p的方式还是c/s的架构来进行,
我想不过是打开的方式不同吧,没有别的差别,(一个用CreateFileMapping
打开看是否为已经存在,另一个用OpenFileMapping打开)
来看个例子;
# define WM_DATACOMING WM_USER+100
进程A:
HANDLE hFilemap=CreateFileMapping((HANDLE)0xFFFFFFFF,
NULL,
PAGE_READWRITE,
0,
100,
"SHARED");
LPVOID pVoid=MapViewOfFile(hFilemap,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0);
memset(pVoid,0,100);
strcpy((char *)pVoid,"this is a mapping file test");
HANDLE hDes=FindWindow(NULL,"MAPPING"); // 对象窗口的名称
SendMessage(hDes, WM_DATACOMING,0,0);
CloseHandle(hFilemap);
UnmapViewOfFile(pVoid);
进程B(拥有窗口名称为MAPPING)
// WM_DATACOMING消息捕捉函数
HANDLE hFilemap=OpenFileMapping(NULL,NULL,"SHARED");
LPVOID pVoid=MapViewOfFile(hFilemap,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0);
Label1->Caption=(char *)pVoid;
可以看到数据已经被正确的传送过来.
可能有些读者已经注意到,在这种情况下需要给映射对象取个名字(例子
中为SHARED),是的,在这种用途下需要给它取个名字,而在第一种应用
中这个地方可以被忽略.这里可能会引起打架的地方就是这个名字了,
如果多个进程创建了多个映射对象,根据名字来不是比较容易冲突了吗?
是的,这是个问题,笔者建议可以采用窗体的名称(MAPPING)或者别的
唯一的ID来使得不引起混淆.
请注意这个函数:MapViewOfFile,注意到里面有个单词:Viewà视
这个函数是把创建好的映射对象真正提交到地址空间去,这就产生了
一个视.Windows中允许映射统一数据文件的多个视,比如说可以将
一个文件的全部映射到一个视,然后将他的前10K单独映射为一个视.
那么系统是不是真正区别这多个视呢?答案是要看是什么系统,
如果是Win9x,系统并没有额外再映射一个新的地址给它,而只是
把原先的基地址加上一个偏移量做为新的视的地址而返回,换句话
说地址空间只有一份,而WinNT则是真正的新产生了一个地址空间
返回来.
看看下面这个小例子:
HANDLE hFilemap=CreateFileMapping((HANDLE)0xFFFFFFFF,
NULL,
PAGE_READWRITE,
0,
100,
"SHARED");
// 提交整个地址给空间
LPVOID pVoid1=MapViewOfFile(hFilemap,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,0,0);
// 从偏移40产生一个新视
LPVOID pVoid2= MapViewOfFile(hFilemap,FILE_MAP_ALL_ACCESS,0,40,0);
If(pVoid1+40==pVoid2)
MessageBox(“Run On Win95”);
else
MessageBox(“Run On NT”);
可以注意到返回的值为0x8…这符合地址列表中MappingFile的位置.必然在
“Server”中开启的映射对象的地址和”Client”中利用MapViewOfFile返回的地址
是一致的(9x环境).这也是因为这个部分的地址空间是大家共享的.
那么既然是一样的,能不能直接使用这个值呢?比如上面的进程间共享数据
的例子:如果进程A的发送语句改为:
// 把指针值作为参数传递
SendMessage(hDes, WM_DATACOMING,(WPARAM) pVoid,0);
进程B的接受消息部分改为:
LPVOID pVoid=(LPVOID)MSG.WPARAM;
Label1->Caption=(char *)pVoid;
可以看到可以正确的显示出来,因为指针所指的地方的确是有这么一笔数据,
那么是不是意味着我们就能这么使用呢?答案是否定的,首先这个值相等
只是在Win9x的环境下,在NT环境下是不相等的,另外NT下访问这个地址
空间的时候要求一定要先使用MapViewOfFile函数.这是第一个原因,更加
重要的是内存映射对象属于内核对象(Kernal Object),这种对象的最大不同就
在于它是系统维护的一块数据结构,用户只能通过相应的接口函数进行间接
的访问.每访问一次就增加一个引用记数(reference count),当计数器变为0的
时候,系统自动释放这个内核对象.在上面的例子中,尽管Server端和Client
的值是一样的,但是如果Server端执行UnmapViewOfFile释放内核对象的时候,
这部分数据将会被系统释放掉,因为它的引用计数只是1,只有我们在Client
端使用MapViewOfFile增加这个对象的计数的时候,才不会被系统释放掉.
堆
Win32的堆位于进程私有空间内,属于自由分配区,比如大家在C++中常
使用的new操作符就是在这个地方分配的,关于堆的操作有HeapCreate
和HeapAlloc等,这里就不再继续讨论了.
后记
Mapping File一直是个比较难以讨论的问题,在上也看到不少网友
讨论的比较模糊,最后不了了之.笔者对这个问题也一直想搞个明白,在看
Richter的大作<Advanced Windows>的时候,因为内存这个部分是连在一起
的好几章,理论也比较抽象和繁杂,看的很是头痛.写出这篇文章也是希望
帮助大家更好的理解这个部分,对内存有着进一步的了解以便更好的开发程序.
有兴趣进一步研究者可联系 QQ:33854303
xrbeck写于2002/7/3
参考资料:
1. Windows 高级编程指南 Jeffery Richter
2. Windows程序设计 Charles Petzold
3. Win32多线程程序设计 侯捷译
