Отображение файла в память
Для работы с файлом динамической подкачки страниц виртуальной памяти в Windows 32 используется механизм отображения файлов в адресное пространство приложения. Соответствующие функции API доступны любому приложению и могут применяться к любому файлу (кстати, таким способом загружаются в адресное пространство процесса исполняемые файлы и DLL). В результате отображения приложение может работать с файловыми данными как с размещенными в динамической памяти. В большинстве случаев такая возможность не только повышает скорость работы с данными, но и предоставляет программисту уникальные средства обработки сразу всех записей файла. Например, он может с помощью единственного оператора проверить, входит ли заданный образец поиска в какую-либо строку текстового файла.
Отображение файла осуществляется в три приема. Вначале файл создается обращением к функции:
function FileCreate (FileName: String): Integer;
или открывается с помощью:
function FileOpen (const FileName: String; Mode: LongWord): Integer;
В обеих функциях FileName — имя файла, возможно, с маршрутом доступа. Параметр Mode определяет режим доступа к файлу и может принимать одно из следующих значений: fmOpenRead — только чтение; fmOpenWrite — только запись; fmOpenReadWrite — чтение и запись. С помощью операции or эти константы можно комбинировать с одной из следующих нескольких функций, регулирующих совместный доступ к файлу: fmShareExclusive — совместный доступ запрещен; fmShareDenyWrite — другим приложениям запрещается запись; fmShareDenyRead — другим приложениям запрещается чтение; fmSchareDenyNone — совместный доступ неограничен. Обе функции возвращают дескриптор созданного (открытого) файла или 0, если операция оказалась неудачной.
На втором этапе создается объект отображения в память. Для этого используется функция:
function CreateFileMapping (hFile: THandle; lpFileMappingAttributes: PSecurityAttributes; flProtect, dwMaximumSizeHigh, dwMaximumSizeLow: DWord; lpName: PChar): THandle;
Здесь hFile — дескриптор файла; lpFileMappingAttributes — указатель на структуру, в которой определяется, может ли создаваемый объект порождать дочерние объекты (обычно не может — NIL); flProtect — определяет тип защиты, применяемый к окну отображения файла (см. об этом ниже); dwMaximumSizeHigh, dwMaximumSizeLow — соответственно старшие и младшие 32 разряда числа, содержащего размер файла (если вы будете отображать файлы длиной до 4 Гбайт, поместите в dwMaximumSizeHigh 0, если в dwMaximumSizeLow — длину файла; а если оба параметра равны 0, то размер окна отображения равен размеру файла); lpName — имя объекта отображения или NIL.
Параметр flProtect задает тип защиты, применяемый к окну просмотра файла, и может иметь одно из следующих значений: PAGE_READONLY — файл можно только читать (файл должен быть создан или открыт в режиме fmOpenRead); PAGE_READWRITE — файл можно читать и записывать в него новые данные (файл открывается в режиме fmOpenReadWrite); PAGE_WRITECOPY — файл открыт для записи и чтения, однако обновленные данные сохраняются в отдельной защищенной области памяти (отображенные файлы могут разделяться приложениями, в этом режиме каждое приложение сохраняет изменения в отдельной области памяти или участке файла подкачки); файл открывается в режиме fmOpenReadWrite или fmOpenWrite; (этот тип защиты нельзя использовать в Windows 95/98). С помощью операции or
к параметру flProtect можно присоединить такие атрибуты: SEC_COMMIT — выделяет для отображения физическую память или участок файла подкачки; SEC_IMAGE — информация об атрибутах отображения берется из образа файла; SEC_NOCASHE — отображаемые данные не кэшируются и записываются непосредственно на диск; SEC_RESERVE — резервируются страницы раздела без выделения физической памяти.
Функция возвращает дескриптор объекта отображения или 0, если обращение было неудачным.
Наконец, на третьем этапе создается окно просмотра, то есть собственно отображение данных в адресное пространство программы.
function
MapViewOfFile(hFileMappingObject: THandle;dwDesiresAccess: DWord; dwFileOffsetHigh, dwFileIffsetLow, dwNumberOfBytesToMap: DWord): Pointer;
Здесь hFileMappingObject — дескриптор объекта отображения; dwDesiresAccess — определяет способ доступа к данным и может иметь одно из следующих значений: FILE_MAP_WRITE — разрешает чтение и запись (при этом в функции CreateFileMapping должен использоваться атрибут PAGE_READWRITE); FILE_MAP_READ — разрешает только чтение (в функции CreateFileMapping должен использоваться атрибут PAGE_READONLY или PAGE_READWRITE); FILE_MAP_ALL_ACCESS — то же, что и FILE_MAP_WRITE; FILE_MAP_COPY — данные доступны для записи и чтения, однако обновленные данные сохраняются в отдельной защищенной области памяти (в функции CreateFileMapping должен использоваться атрибут PAGE_WRITECOPY); dwFileOffsetHigh, dwFileIffsetLow — определяют соответственно старшие и младшие разряды смещения от начала файла, начиная с которого осуществляется отображение; dwNumberOfBytesToMap — определяет длину окна отображения (0 — длина равна длине файла). Функция возвращает указатель на первый байт отображенных данных или NIL, если обращение к функции оказалось безуспешным.
После использования отображенных данных ресурсы окна отображения нужно освободить функцией:
function UnMapViewOfFile(lpBaseAddress: Pointer): BOOL;
единственный параметр обращения к которой должен содержать адрес первого отображенного байта, то есть адрес, возвращаемый функцией MapViewOfFile. Закрытие объекта отображения и самого файла осуществляется обращением к функции:
function CloseHandle(hObject: THandle).
В листинге 13 приводится текст модуля (FileInMemory.dpr
Рис. 5. Окно проекта
Проект создает дисковый файл, состоящий из 100 тыс. случайных вещественных чисел (можно выбрать другую длину файла, если изменить значение редактора Длина массива). Файл с именем test.dat создается путем отображения файла в память (кнопка Память) и традиционным способом (кнопка Файл). В обоих случаях показывается время счета. Чем больше частота процессора и объем свободной оперативной памяти, тем больше будет разница во времени (листинг 13).
