内存映射文件详解及代码示例

什么是内存映射文件

内存映射文件，是由一个文件到一块内存的映射。 Win32提供了允许应用程序把文件映射到一个进程的函数 (CreateFileMapping)。内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射。使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。

什么情况下要用内存映射

文件操作是应用程序最为基本的功能之一，Win32 API和MFC均提供有支持文件处理的函数和类，常用的有Win32 API的CreateFile（）、WriteFile（）、ReadFile（）和MFC提供的CFile类等。一般来说，以上这些函数可以满足大多数场合的要求，但是对于某些特殊应用领域所需要的动辄几十GB、几百GB、乃至几TB的海量存储，再以通常的文件处理方法进行处理显然是行不通的。对于上述这种大文件的操作一般是以内存映射文件的方式来加以处理的。

映射文件的另一个重要应用就是用来支持永久命名的共享内存。要在两个应用程序之间共享内存，可以在一个应用程序中创建一个文件并映射之，然后另一个应用程序可以通过打开和映射此文件把它作为共享的内存来使用。VC++使用内存映射文件处理大文件。

内存映射文件是由一个文件到进程地址空间的映射。Win32中，每个进程有自己的地址空间，一个进程不能轻易地访问另一个进程地址空间中的数据。Win32系统允许多个进程（运行在同一计算机上）使用内存映射文件来共享数据。实际上，其他共享和传送数据的技术，诸如使用SendMessage或者PostMessage，都在内部使用了内存映射文件。

内存映射文件详解

内存映射文件与虚拟内存有些类似，通过内存映射文件可以保留一个地址空间的区域，同时将物理存储器提交给此区域，只是内存文件映射的物理存储器来自一个已经存在于磁盘上的文件，而非系统的页文件，而且在对该文件进行操作之前必须首先对文件进行映射，就如同将整个文件从磁盘加载到内存。由此可以看出，使用内存映射文件处理存储于磁盘上的文件时，将不必再对文件执行I/O操作，这意味着在对文件进行处理时将不必再为文件申请并分配缓存，所有的文件缓存操作均由系统直接管理，由于取消了将文件数据加载到内存、数据从内存到文件的回写以及释放内存块等步骤，使得内存映射文件在处理大数据量的文件时能起到相当重要的作用。另外，实际工程中的系统往往需要在多个进程之间共享数据，如果数据量小，处理方法是灵活多变的，如果共享数据容量巨大，那么就需要借助于内存映射文件来进行。实际上，内存映射文件正是解决本地多个进程间数据共享的最有效方法。

内存映射文件并不是简单的文件I/O操作，实际用到了Windows的核心编程技术——内存管理。所以，如果想对内存映射文件有更深刻的认识，必须对Windows操作系统的内存管理机制有清楚的认识，下面给出使用内存映射文件的一般方法：

1. 首先要通过CreateFile（）函数来创建或打开一个文件内核对象，这个对象标识了磁盘上将要用作内存映射文件的文件。
2. 为了指定文件映射对象需要多大的物理存储空间还需要通过CreateFileMapping（）函数来创建一个文件映射内核对象以告诉系统文件的尺寸以及访问文件的方式。在创建了文件映射对象后，还必须为文件数据保留一个地址空间区域，并把文件数据作为映射到该区域的物理存储器进行提交。
3. 由MapViewOfFile（）函数负责通过系统的管理而将文件映射对象的全部或部分映射到进程地址空间。此时，对内存映射文件的使用和处理同通常加载到内存中的文件数据的处理方式基本一样。
4. 在完成了对内存映射文件的使用时，还要通过一系列的操作完成对其的清除和使用过资源的释放。这部分相对比较简单，可以通过UnmapViewOfFile（）完成从进程的地址空间撤消文件数据的映像、通过CloseHandle（）关闭前面创建的文件映射对象和文件对象。

代码示例

该代码实现读一个文件，将每个字节的数据做加1运算。如果文件足够大，就会发现比文件I/O方法效率要高很多。
代码如下：

#include<iostream>#include<string>#include<Windows.h>using namespace std;bool Decrypt_File(LPCSTR lpFileName){    HANDLE hFile=CreateFile(lpFileName,GENERIC_WRITE|GENERIC_READ,0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);    if(INVALID_HANDLE_VALUE == hFile)     {        cout<<"File could not be opened.";        return false;    }    DWORD dwFileSize=GetFileSize(hFile,NULL);    HANDLE hFileMap=CreateFileMapping(hFile,NULL,PAGE_READWRITE,0,0,NULL);    if(NULL==hFileMap)    {        CloseHandle(hFile);        return false;    }    PVOID pvFile=MapViewOfFile(hFileMap,FILE_MAP_WRITE,0,0,0);    if(NULL==pvFile)    {        CloseHandle(hFileMap);        CloseHandle(hFile);        return false;    }    PSTR pchAnsi = (PSTR)pvFile;    for(auto i=0;i<dwFileSize;i++)    {        *(pchAnsi+i)+=1;    }    UnmapViewOfFile(pvFile);    CloseHandle(hFileMap);    CloseHandle(hFile);    return true;}int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){    Decrypt_File("D:\\in.txt");    system("pause");    return 0;}