使用windows内存-内存映射文件

内存映射文件

和虚拟内存一样，内存映射文件可以用来保留一个进程地址区域；但是，与虚拟内存不同，它提交的不是物理内存或是虚拟页文件，而是硬盘上的文件。将文件映射成内存,我们可以像使用内存一样使用文件.

  使用场合

它有三个主要用途：

系统加载EXE和DLL文件

操作系统就是用它来加载exe和dll文件建立进程，运行exe。这样可以节省页文件和启动时间。

访问大数据文件

如果文件太大，比如超过了进程用户区2G，用fopen是不能对文件进行操作的。这时，可用内存映射文件。对于大数据文件可以不必对文件执行I/O操作，不必对所有文件内容进行缓存。

进程共享机制

内存映射文件是多个进程共享数据的一种较高性能的有效方式，它也是操作系统进程通信机制的底层实现方法。RPC、COM、OLE、DDE、窗口消息、剪贴板、管道、Socket等都是使用内存映射文件实现的。

相关函数介绍

CreateFile（文件名，访问属性，共享模式，…） 

作用：创建文件内核对象API

其中，访问属性有：

0 不能读写 (用它可以访问文件属性)

GENERIC_READ

GENERIC_WRITE

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE；

共享模式：

0 独享文件，其他应用程序无法打开

FILE_SHARE_WRITE

FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE

这个属性依赖于访问属性，必须和访问属性不冲突。

当创建失败时，返回INVALID_HANDLE_VALUE。

HANDLE CreateFileMapping(Handle 文件，PSECURITY_ATTRIBUTES 安全属性，DWORD 保护属性，DWORD 文件大小高32位，DWORD 文件大小低32位，PCTSTR  映射名称)

作用：创建文件映射内核对象

“文件”是上面创建的句柄；

“安全属性”是内核对象需要的，NULL表示使用系统默认的安全属性；“保护属性”是当将存储器提交给进程空间时，需要的页面属性：PAGE_READONLY, PAGE_READWRITE和PAGE_WRITECOPY。这个属性不能和文件对象的访问属性冲突。除了这三个外，还有两个属性可以和它们连接使用(|)。当更新文件内容时，不提供缓存，直接写入文件，可用SEC_NOCACHE；当文件是可执行文件时，系统会根据节赋予不同的页面属性，可用SEC_IMAGE。另外，SEC_RESERVE和SEC_COMMIT用于稀疏提交的文件映射，详细介绍请参考下文。

“文件大小高32位”和“文件大小低32位”联合起来告诉系统，这个映射所能支持的文件大小（操作系统支持2⁶⁴B文件大小）；当这个值大于实际的文件大小时，系统会扩大文件到这个值，因为系统需要保证进程空间能完全被映射。值为0默认为文件的大小，这时候如果文件大小为0，创建失败。

“映射名称”是给用户标识此内核对象，供各进程共享，如果为NULL，则不能共享。

对象创建失败时返回NULL。

创建成功后，系统仍未为文件保留进程空间。

PVOID MAPViewOfFile(HANDLE 映射对象，DWORD访问属性，DWORD 偏移量高32位，DWORD 偏移量低32位，SIZE_T 字节数)

作用：文件映射内核对象映射到进程空间

“映射对象”是前面建立的对象；

“访问属性”可以是下面的值：FILE_MAP_WRITE(读和写)、FILE_MAP_READ、FILE_MAP_ALL_ACCESS(读和写)、FILE_MAP_COPY。当使用FILE_MAP_COPY时，系统分配虚拟页文件，当有写操作时，系统会拷贝数据到这些页面，并赋予PAGE_READWRITE属性。

可以看到，每一步都需要设置这类属性，是为了可以多点控制，试想，如果在这一步想有多种不同的属性操作文件的不同部分，就比较有用。

“偏移高32位”和“偏移低32位”联合起来标识映射的开始字节（地址是分配粒度的倍数）；

“字节数”指映射的字节数，默认0为到文件尾。

 

当你需要指定映射到哪里时，你可以使用：

PVOID MAPViewOfFile(HANDLE 映射对象，DWORD访问属性，DWORD 偏移量高32位，DWORD 偏移量低32位，SIZE_T 字节数，PVOID 基地址)

“基地址”是映射到进程空间的首地址，必须是分配粒度的倍数。

BOOL FlushViewOfFile(PVOID 进程空间地址，SIZE_T 字节数)

作用：保存文件修改，为了提高速度，更改文件时可能只更改到了系统缓存，这时，需要强制保存更改到硬盘，特别是撤销映射前。

“进程空间地址”指的是需要更改的第一个字节地址，系统会变成页面的地址；

“字节数”，系统会变成页面大小的倍数。

写入磁盘后，函数返回，对于网络硬盘，如果希望写入网络硬盘后才返回的话，需要将FILE_FLAG_WRITE_THROUGH参数传给CreateFile。

 

当使用FILE_MAP_COPY建立映射时，由于对数据的更改只是对虚拟页文件的修改而不是硬盘文件的修改，当撤销映射时，会丢失所做的修改。如果要保存，怎么办？

你可以用FILE_MAP_WRITE建立另外一个映射，它映射到进程的另外一段空间；扫描第一个映射的PAGE_READWRITE页面(因为属性被更改)，如果页面改变，用MoveMemory或其他拷贝函数将页面内容拷贝到第二次映射的空间里，然后再调用FlushViewOfFile。当然，你要记录哪个页面被更改。

BOOL  UnmapViewOfFile(PVOID pvBaseAddress)

作用：撤销映射，pvBaseAddress 这个地址必须与MapViewOfFile返回值相同。

CloseHandle(HANDLE)

作用：关闭内核对象

在不需要内核对象时，尽早将其释放，防止内存泄露。由于它们是内核对象，调用CloseHandle(HANDLE)就可以了。

在CreateFileMapping后马上关闭文件句柄；

在MapViewOfFile后马上关闭内存映射句柄；

最后再撤销映射。

内存映射文件的使用步骤

    2.1 创建或打开一个文件
    CreateFile
    2.2 创建内存映射文件
      HANDLE CreateFileMapping(
  HANDLE hFile, //文件句柄
      LPSECURITY_ATTRIBUTES lpFileMappingAttributes,
                             //安全属性
      DWORD flProtect, //保护模式
      DWORD dwMaximumSizeHigh,//大小的高32位
      DWORD dwMaximumSizeLow,    //大小的低32位
      LPCTSTR lpName ); //文件映射内核对象的名称
    2.3 映射成内存地址
    LPVOID MapViewOfFile(
       HANDLE hFileMappingObject, //文件映射句柄
       DWORD dwDesiredAccess, //访问模式
       DWORD dwFileOffsetHigh, //地址偏移高32位
       DWORD dwFileOffsetLow,//地址偏移低32位
       DWORD dwNumberOfBytesToMap ); //要映射的字节数


    2.4 使用内存

 对于大文件，可以用多次映射的方法达到访问的目的。有点像AWE技术。

 Windows只保证同一文件映射内核对象的多次映射的数据一致性，比如，当有两次映射同一对象到二个进程空间时，一个进程空间的数据改变后，另一个进程空间的数据也会跟着改变；不保证不同映射内核对象的多次映射的一致性。所以，使用文件映射时，最好在CreateFile时将共享模型设置为0独享，当然，对于只读文件没这个必要。

    2.5 卸载映射
       BOOL UnmapViewOfFile(
   LPCVOID lpBaseAddress //卸载的地址
       );
    2.6 关闭内存映射文件
       CloseHandle
    2.7 文件关闭
       CloseHandle

示例代码：

#include "stdafx.h"#include "windows.h"void Map( ){//创建文件HANDLE hFile = CreateFile( "C:\\map.dat",GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0, NULL, CREATE_ALWAYS,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL );//创建文件映射HANDLE hMap = CreateFileMapping( hFile, NULL,PAGE_READWRITE, 0, 1024 * 1024, NULL );//映射地址CHAR * pszText = (CHAR *)MapViewOfFile( hMap, FILE_MAP_ALL_ACCESS,0, 0, 1024 * 1024 );//使用内存strcpy( pszText, "Hello File Mapping" );printf( "%s\n", pszText );//卸载地址UnmapViewOfFile( pszText );//关闭文件映射CloseHandle( hMap );//关闭文件CloseHandle( hFile );}int main(int argc, char* argv[]){Map( );return 0;}