操作系統(tǒng)使得內(nèi)存能夠?qū)⒁粋€(gè)數(shù)據(jù)文件映射到進(jìn)程的地址空間中。因此，對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作是非常方便的。

為了理解用這種方法來(lái)使用內(nèi)存映射文件的功能，讓我們看一看如何用4種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)程序，以便將文件中的所有字節(jié)的順序進(jìn)行倒序。

方法1：一個(gè)文件，一個(gè)緩存

第一種方法也是理論上最簡(jiǎn)單的方法，它需要分配足夠大的內(nèi)存塊來(lái)存放整個(gè)文件。該文件被打開(kāi)，它的內(nèi)容被讀入內(nèi)存塊，然后該文件被關(guān)閉。文件內(nèi)容進(jìn)入內(nèi)存后，我們就可以對(duì)所有字節(jié)的順序進(jìn)行倒序，方法是將第一個(gè)字節(jié)倒騰為最后一個(gè)字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)倒騰為倒數(shù)第二個(gè)字節(jié)，依次類推。這個(gè)倒騰操作將一直進(jìn)行下去直到文件的中間位置。當(dāng)所有的字節(jié)都已經(jīng)倒騰之后，就可以重新打開(kāi)該文件，并用內(nèi)存塊的內(nèi)容來(lái)改寫(xiě)它的內(nèi)容。

這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常容易，但是它有兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，必須分配一個(gè)與文件大小相同的內(nèi)存塊。如果文件比較小，那么這沒(méi)有什么問(wèn)題。但是如果文件非常大，比如說(shuō)有2 G B大，那該怎么辦呢？一個(gè)3 2位的系統(tǒng)不允許應(yīng)用程序提交那么大的物理內(nèi)存塊。因此大文件需要使用不同的方法。

第二，如果進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程的中間被中斷，也就是說(shuō)當(dāng)?shù)剐蚝蟮淖止?jié)被重新寫(xiě)入該文件時(shí)進(jìn)程被中斷，那么文件的內(nèi)容就會(huì)遭到破壞。防止出現(xiàn)這種情況的最簡(jiǎn)單的方法是在對(duì)它的內(nèi)容進(jìn)行倒序之前先制作一個(gè)原始文件的拷貝。如果整個(gè)進(jìn)程運(yùn)行成功，那么可以刪除該文件的拷貝。這種方法需要更多的磁盤空間。

?方法2：兩個(gè)文件，一個(gè)緩存

在第二種方法中，你打開(kāi)現(xiàn)有的文件，并且在磁盤上創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為0的新文件。然后分配一個(gè)比較小的內(nèi)部緩存，比如說(shuō)8 KB。你找到離原始文件結(jié)尾還有8 KB的位置，將這最后的8 KB讀入緩存，將字節(jié)倒序，再將緩存中的內(nèi)容寫(xiě)入新創(chuàng)建的文件。這個(gè)尋找、讀入、倒序和寫(xiě)入的操作過(guò)程要反復(fù)進(jìn)行，直到到達(dá)原始文件的開(kāi)頭。如果文件的長(zhǎng)度不是8 KB的倍數(shù)，那么必須進(jìn)行某些特殊的處理。當(dāng)原始文件完全處理完畢之后，將原始文件和新文件關(guān)閉，并刪除原始文件。

這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)比第一種方法要復(fù)雜一些。它對(duì)內(nèi)存的使用效率要高得多，因?yàn)樗恍枰峙湟粋€(gè)8 KB的緩存塊，但是它存在兩個(gè)大問(wèn)題。首先，它的處理速度比第一種方法要慢，原因是在每個(gè)循環(huán)操作過(guò)程中，在執(zhí)行讀入操作之前，必須對(duì)原始文件進(jìn)行尋找操作。第二，這種方法可能要使用大量的硬盤空間。如果原始文件是400 MB，那么隨著進(jìn)程的不斷運(yùn)行，新文件就會(huì)增大為400 MB。在原始文件被刪除之前，兩個(gè)文件總共需要占用800 MB的磁盤空間。這比應(yīng)該需要的空間大400 MB。由于存在這個(gè)缺點(diǎn)，因此引來(lái)了下一個(gè)方法。

?方法3：一個(gè)文件，兩個(gè)緩存

如果使用這個(gè)方法，那么我們假設(shè)程序初始化時(shí)分配了兩個(gè)獨(dú)立的8 KB緩存。程序?qū)⑽募牡谝粋€(gè)8 KB讀入一個(gè)緩存，再將文件的第二個(gè)8 KB 讀入另一個(gè)緩存。然后進(jìn)程將兩個(gè)緩存的內(nèi)容進(jìn)行倒序，并將第一個(gè)緩存的內(nèi)容寫(xiě)回文件的結(jié)尾處，將第二個(gè)緩存的內(nèi)容寫(xiě)回同一個(gè)文件的開(kāi)始處。每個(gè)迭代操作不斷進(jìn)行（以8 KB為單位，從文件的開(kāi)始和結(jié)尾處移動(dòng)文件塊）。如果文件的長(zhǎng)度不是16 KB的倍數(shù)，并且有兩個(gè)8 KB的文件塊相重疊，那么就需要進(jìn)行一些特殊的處理。這種特殊處理比上一種方法中的特殊處理更加復(fù)雜，不過(guò)這難不倒經(jīng)驗(yàn)豐富的編程員。

與前面的兩種方法相比，這種方法在節(jié)省硬盤空間方面有它的優(yōu)點(diǎn)。由于所有內(nèi)容都是從同一個(gè)文件讀取并寫(xiě)入同一個(gè)文件，因此不需要增加額外的磁盤空間，至于內(nèi)存的使用，這種方法也不錯(cuò)，它只需要使用16 KB的內(nèi)存。當(dāng)然，這種方法也許是最難實(shí)現(xiàn)的方法。與第一種方法一樣，如果進(jìn)程被中斷，本方法會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)文件被破壞。

下面讓我們來(lái)看一看如何使用內(nèi)存映射文件來(lái)完成這個(gè)過(guò)程。

方法4：一個(gè)文件，零緩存

當(dāng)使用內(nèi)存映射文件對(duì)文件內(nèi)容進(jìn)行倒序時(shí)，你打開(kāi)該文件，然后告訴系統(tǒng)將虛擬地址空間的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行倒序。你告訴系統(tǒng)將文件的第一個(gè)字節(jié)映射到該保留區(qū)域的第一個(gè)字節(jié)。然后可以訪問(wèn)該虛擬內(nèi)存的區(qū)域，就像它包含了這個(gè)文件一樣。實(shí)際上，如果在文件的結(jié)尾處有一個(gè)單個(gè)0字節(jié)，那么只需要調(diào)用C運(yùn)行期函數(shù)_ s t r r e v，就可以對(duì)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序操作。

這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是，系統(tǒng)能夠?yàn)槟愎芾硭械奈募彺娌僮?。不必分配任何?nèi)存，或者將文件數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存，也不必將數(shù)據(jù)重新寫(xiě)入該文件，或者釋放任何內(nèi)存塊。但是，內(nèi)存映射文件仍然可能出現(xiàn)因?yàn)殡娫垂收现惖倪M(jìn)程中斷而造成數(shù)據(jù)被破壞的問(wèn)題。

?使用內(nèi)存映射文件

若要使用內(nèi)存映射文件，必須執(zhí)行下列操作步驟：

1) 創(chuàng)建或打開(kāi)一個(gè)文件內(nèi)核對(duì)象，該對(duì)象用于標(biāo)識(shí)磁盤上你想用作內(nèi)存映射文件的文件。

2) 創(chuàng)建一個(gè)文件映射內(nèi)核對(duì)象，告訴系統(tǒng)該文件的大小和你打算如何訪問(wèn)該文件。

3) 讓系統(tǒng)將文件映射對(duì)象的全部或一部分映射到你的進(jìn)程地址空間中。

當(dāng)完成對(duì)內(nèi)存映射文件的使用時(shí)，必須執(zhí)行下面這些步驟將它清除：

1) 告訴系統(tǒng)從你的進(jìn)程的地址空間中撤消文件映射內(nèi)核對(duì)象的映像。

2) 關(guān)閉文件映射內(nèi)核對(duì)象。

3) 關(guān)閉文件內(nèi)核對(duì)象。

步驟1：創(chuàng)建或打開(kāi)文件內(nèi)核對(duì)象

若要?jiǎng)?chuàng)建或打開(kāi)一個(gè)文件內(nèi)核對(duì)象，總是要調(diào)用C r e a t e F i l e函數(shù)：

										HANDLE CreateFile(
   PCSTR pszFileName,
   DWORD dwDesiredAccess,
   DWORD dwShareMode,
   PSECURITY_ATTRIBUTES psa,
   DWORD dwCreationDisposition,
   DWORD dwFlagsAndAttributes,
   HANDLE hTemplateFile);
								

步驟2：創(chuàng)建一個(gè)文件映射內(nèi)核對(duì)象

調(diào)用C r e a t e F i l e函數(shù)，就可以將文件映像的物理存儲(chǔ)器的位置告訴操作系統(tǒng)。你傳遞的路徑名用于指明支持文件映像的物理存儲(chǔ)器在磁盤（或網(wǎng)絡(luò)或光盤）上的確切位置。這時(shí)，必須告訴系統(tǒng)，文件映射對(duì)象需要多少物理存儲(chǔ)器。若要進(jìn)行這項(xiàng)操作，可以調(diào)用C r e a t e F i l e M a p p i n g函數(shù)：

										HANDLE CreateFileMapping(
   HANDLE hFile,
   PSECURITY_ATTRIBUTES psa,
   DWORD fdwProtect,
   DWORD dwMaximumSizeHigh,
   DWORD dwMaximumSizeLow,
   PCTSTR pszName);
								

步驟3：將文件數(shù)據(jù)映射到進(jìn)程的地址空間

當(dāng)創(chuàng)建了一個(gè)文件映射對(duì)象后，仍然必須讓系統(tǒng)為文件的數(shù)據(jù)保留一個(gè)地址空間區(qū)域，并將文件的數(shù)據(jù)作為映射到該區(qū)域的物理存儲(chǔ)器進(jìn)行提交?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)用M a p Vi e w O f F i l e函數(shù)來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)操作：

										PVOID MapViewOfFile(
   HANDLE hFileMappingObject,
   DWORD dwDesiredAccess,
   DWORD dwFileOffsetHigh,
   DWORD dwFileOffsetLow,
   SIZE_T dwNumberOfBytesToMap);
								

步驟4：從進(jìn)程的地址空間中撤消文件數(shù)據(jù)的映像

當(dāng)不再需要保留映射到你的進(jìn)程地址空間區(qū)域中的文件數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)調(diào)用下面的函數(shù)將它釋放：

										BOOL UnmapViewOfFile(PVOID pvBaseAddress);
								

為了提高速度，系統(tǒng)將文件的數(shù)據(jù)頁(yè)面進(jìn)行高速緩存，并且在對(duì)文件的映射視圖進(jìn)行操作時(shí)不立即更新文件的磁盤映像。如果需要確保你的更新被寫(xiě)入磁盤，可以強(qiáng)制系統(tǒng)將修改過(guò)的數(shù)據(jù)的一部分或全部重新寫(xiě)入磁盤映像中，方法是調(diào)用F l u s h Vi e w O f F i l e函數(shù)：

										BOOL FlushViewOfFile(
   PVOID pvAddress,
   SIZE_T dwNumberOfBytesToFlush);
								

步驟5和步驟6：關(guān)閉文件映射對(duì)象和文件對(duì)象

不用說(shuō)，你總是要關(guān)閉你打開(kāi)了的內(nèi)核對(duì)象。如果忘記關(guān)閉，在你的進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)資源泄漏的問(wèn)題。當(dāng)然，當(dāng)你的進(jìn)程終止運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉你的進(jìn)程已經(jīng)打開(kāi)但是忘記關(guān)閉的任何對(duì)象。但是如果你的進(jìn)程暫時(shí)沒(méi)有終止運(yùn)行，你將會(huì)積累許多資源句柄。因此你始終都應(yīng)該編寫(xiě)清楚而又“正確的”代碼，以便關(guān)閉你已經(jīng)打開(kāi)的任何對(duì)象。若要關(guān)閉文件映射對(duì)象和文件對(duì)象，只需要兩次調(diào)用C l o s e H a n d l e函數(shù)，每個(gè)句柄調(diào)用一次：

讓我們更加仔細(xì)地觀察一下這個(gè)進(jìn)程。下面的偽代碼顯示了一個(gè)內(nèi)存映射文件的例子：

										HANDLE hFile = CreateFile(...);
HANDLE hFileMapping = CreateFileMapping(hFile, ...);
PVOID pvFile = MapViewOfFile(hFileMapping, ...);

// Use the memory-mapped file.

UnmapViewOfFile(pvFile);
CloseHandle(hFileMapping);
CloseHandle(hFile);
								

上面的代碼顯示了對(duì)內(nèi)存映射文件進(jìn)行操作所用的“預(yù)期”方法。但是，它沒(méi)有顯示，當(dāng)你調(diào)用M a p Vi e w O f F i l e時(shí)系統(tǒng)對(duì)文件對(duì)象和文件映射對(duì)象的使用計(jì)數(shù)的遞增情況。這個(gè)副作用是很大的，因?yàn)樗馕吨覀兛梢詫⑸厦娴拇a段重新編寫(xiě)成下面的樣子：

										HANDLE hFile = CreateFile(...);
HANDLE hFileMapping = CreateFileMapping(hFile, ...);
CloseHandle(hFile);
PVOID pvFile = MapViewOfFile(hFileMapping, ...);
CloseHandle(hFileMapping);

// Use the memory-mapped file.

UnmapViewOfFile(pvFile);
								

當(dāng)對(duì)內(nèi)存映射文件進(jìn)行操作時(shí)，通常要打開(kāi)文件，創(chuàng)建文件映射對(duì)象，然后使用文件映射對(duì)象將文件的數(shù)據(jù)視圖映射到進(jìn)程的地址空間。由于系統(tǒng)遞增了文件對(duì)象和文件映射對(duì)象的內(nèi)部使用計(jì)數(shù)，因此可以在你的代碼開(kāi)始運(yùn)行時(shí)關(guān)閉這些對(duì)象，以消除資源泄漏的可能性。

如果用同一個(gè)文件來(lái)創(chuàng)建更多的文件映射對(duì)象，或者映射同一個(gè)文件映射對(duì)象的多個(gè)視圖，那么就不能較早地調(diào)用C l o s e H a n d l e函數(shù)——以后你可能還需要使用它們的句柄，以便分別對(duì)C r e a t e F i l e M a p p i n g和M a p Vi e w O f F i l e函數(shù)進(jìn)行更多的調(diào)用。

使用內(nèi)存映射文件來(lái)處理大文件
使用內(nèi)存映射文件在進(jìn)程之間共享數(shù)據(jù)

Wi n d o w s總是出色地提供各種機(jī)制，使應(yīng)用程序能夠迅速而方便地共享數(shù)據(jù)和信息。這些機(jī)制包括R P C、C O M、O L E、D D E、窗口消息（尤其是W M _ C O P Y D ATA）、剪貼板、郵箱、管道和套接字等。在Wi n d o w s中，在單個(gè)計(jì)算機(jī)上共享數(shù)據(jù)的最低層機(jī)制是內(nèi)存映射文件。不錯(cuò)，如果互相進(jìn)行通信的所有進(jìn)程都在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的話，上面提到的所有機(jī)制均使用內(nèi)存映射文件從事它們的煩瑣工作。如果要求達(dá)到較高的性能和較小的開(kāi)銷，內(nèi)存映射文件是舉手可得的最佳機(jī)制。

數(shù)據(jù)共享方法是通過(guò)讓兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程映射同一個(gè)文件映射對(duì)象的視圖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這意味著它們將共享物理存儲(chǔ)器的同一個(gè)頁(yè)面。因此，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程將數(shù)據(jù)寫(xiě)入一個(gè)共享文件映射對(duì)象的視圖時(shí)，其他進(jìn)程可以立即看到它們視圖中的數(shù)據(jù)變更情況。注意，如果多個(gè)進(jìn)程共享單個(gè)文件映射對(duì)象，那么所有進(jìn)程必須使用相同的名字來(lái)表示該文件映射對(duì)象。

讓我們觀察一個(gè)例子，啟動(dòng)一個(gè)應(yīng)用程序。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用C r e a t e F i l e函數(shù)，打開(kāi)磁盤上的. e x e文件。然后系統(tǒng)調(diào)用C r e a t e F i l e M a p p i n g函數(shù)，創(chuàng)建一個(gè)文件映射對(duì)象。最后，系統(tǒng)代表新創(chuàng)建的進(jìn)程調(diào)用M a p Vi e w O f F i l e E x函數(shù)（它帶有S E C _ I M A G E標(biāo)志），這樣， . e x e文件就可以映射到進(jìn)程的地址空間。這里調(diào)用的是M a p Vi e w O f F i l e E x，而不是M a p Vi e w O f F i l e，這樣，文件的映像將被映射到存放在. e x e文件映像中的基地址中。系統(tǒng)創(chuàng)建該進(jìn)程的主線程，將該映射視圖的可執(zhí)行代碼的第一個(gè)字節(jié)的地址放入線程的指令指針，然后C P U啟動(dòng)該代碼的運(yùn)行。

如果用戶運(yùn)行同一個(gè)應(yīng)用程序的第二個(gè)實(shí)例，系統(tǒng)就認(rèn)為規(guī)定的. e x e文件已經(jīng)存在一個(gè)文件映射對(duì)象，因此不會(huì)創(chuàng)建新的文件對(duì)象或者文件映射對(duì)象。相反，系統(tǒng)將第二次映射該文件的一個(gè)視圖，這次是在新創(chuàng)建的進(jìn)程的地址空間環(huán)境中映射的。系統(tǒng)所做的工作是將相同的文件同時(shí)映射到兩個(gè)地址空間。顯然，這是對(duì)內(nèi)存的更有效的使用，因?yàn)閮蓚€(gè)進(jìn)程將共享包含正在執(zhí)行的這部分代碼的物理存儲(chǔ)器的同一個(gè)頁(yè)面。

與所有內(nèi)核對(duì)象一樣，可以使用3種方法與多個(gè)進(jìn)程共享對(duì)象，這3種方法是句柄繼承性、句柄命名和句柄復(fù)制。
?內(nèi)存映射文件與數(shù)據(jù)視圖的相關(guān)性

附錄：

系統(tǒng)允許你映射一個(gè)文件的相同數(shù)據(jù)的多個(gè)視圖。例如，你可以將文件開(kāi)頭的10 KB映射到一個(gè)視圖，然后將同一個(gè)文件的頭4 KB映射到另一個(gè)視圖。只要你是映射相同的文件映射對(duì)象，系統(tǒng)就會(huì)確保映射的視圖數(shù)據(jù)的相關(guān)性。例如，如果你的應(yīng)用程序改變了一個(gè)視圖中的文件內(nèi)容，那么所有其他視圖均被更新以反映這個(gè)變化。這是因?yàn)楸M管頁(yè)面多次被映射到進(jìn)程的虛擬地址空間，但是系統(tǒng)只將數(shù)據(jù)放在單個(gè)R A M頁(yè)面上。如果多個(gè)進(jìn)程映射單個(gè)數(shù)據(jù)文件的視圖，那么數(shù)據(jù)仍然是相關(guān)的，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)文件中，每個(gè)R A M頁(yè)面只有一個(gè)實(shí)例——正是這個(gè)R A M頁(yè)面被映射到多個(gè)進(jìn)程的地址空間。

注意Wi n d o w s允許創(chuàng)建若干個(gè)由單個(gè)數(shù)據(jù)文件支持的文件映射對(duì)象。Wi n d o w s不能保證這些不同的文件映射對(duì)象的視圖具有相關(guān)性。它只能保證單個(gè)文件映射對(duì)象的多個(gè)視圖具有相關(guān)性。

然而，當(dāng)對(duì)文件進(jìn)行操作時(shí)，沒(méi)有理由使另一個(gè)應(yīng)用程序無(wú)法調(diào)用C r e a t e F i l e函數(shù)以打開(kāi)由另一個(gè)進(jìn)程映射的同一個(gè)文件。這個(gè)新進(jìn)程可以使用R e a d F i l e和Wr i t e F i l e函數(shù)來(lái)讀取該文件的數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)寫(xiě)入該文件。當(dāng)然，每當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用這些函數(shù)時(shí)，它必須從內(nèi)存緩沖區(qū)讀取文件數(shù)據(jù)或者將文件數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存緩沖區(qū)。該內(nèi)存緩沖區(qū)必須是進(jìn)程自己創(chuàng)建的一個(gè)緩沖區(qū)，而不是映射文件使用的內(nèi)存緩沖區(qū)。當(dāng)兩個(gè)應(yīng)用程序打開(kāi)同一個(gè)文件時(shí)，問(wèn)題就可能產(chǎn)生：一個(gè)進(jìn)程可以調(diào)用R e a d F i l e函數(shù)來(lái)讀取文件的一個(gè)部分，并修改它的數(shù)據(jù)，然后使用Wr i t e F i l e函數(shù)將數(shù)據(jù)重新寫(xiě)入文件，而第二個(gè)進(jìn)程的文件映射對(duì)象卻不知道第一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行的這些操作。由于這個(gè)原因，當(dāng)你為將被內(nèi)存映射的文件調(diào)用C r e a t e F i l e函數(shù)時(shí)，最好將d w S h a r e M o d e參數(shù)的值設(shè)置為0。這樣就可以告訴系統(tǒng)，你想要單獨(dú)訪問(wèn)這個(gè)文件，而其他進(jìn)程都不能打開(kāi)它。

只讀文件不存在相關(guān)性問(wèn)題，因此它們可以作為很好的內(nèi)存映射文件。內(nèi)存映射文件決不應(yīng)該用于共享網(wǎng)絡(luò)上的可寫(xiě)入文件，因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)法保證數(shù)據(jù)視圖的相關(guān)性。如果某個(gè)人的計(jì)算機(jī)更新了文件的內(nèi)容，其他內(nèi)存中含有原始數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)將不知道它的信息已經(jīng)被修改。