关于内存映射文件技术处理大文件的读写

关于内存映射文件技术处理大文件的读写

Windows对文件的读写提供了很丰富的操作手段，如:
1. FILE *fp, fstearm...; (C/C++)
2. CFile, CStdioFile...; (MFC)
3. CreateFile, ReadFile...;(API)
...

在处理一般的文件(文本/非文本),这些足够了。然而在处理比较大的文件如
几十M, 几百M, 甚至上G的文件, 这时再用一般手段处理，系统就显的力不从心了

要把文件读出，再写进，耗费的是CPU利用率与内存以及IO的频繁操作。这显然是
令用户难以忍受的

为了解决这个吃内存，占CPU，以及IO瓶颈，windows核心编程提供了内存映射文件技术
(Maping File)

至于Maping File是什么原理，我不多说了，网上转载资源一箩筐，我只想从应用层
来考虑，怎样用这个技术，实现日常项目中的应用
举例来说:
可能项目中，会经常用到一些大量的常量，而这些大量常量用宏来替代写再源文件中
显然不可取，一般是写在文件中，给常量一些编号，通过编号来索引

一般文件比较小时候，常用做法也是先预读到内存中，毕竟从内存中读比从文件中读要快(IO操作的瓶颈)
比较好的做法，读到STL MAP 中去:
例如一个索引文件:
SEU07201213=汪洋中的一片叶子
JIANGSHENG=蒋晟
SEU07201214=CSDN
............
打开文件，解析=号，在解析方面有CString操作,strtok,strstr, boost 正则表达式匹配等等，但我比较喜欢
sscanf(szIndex, "%[^=]=%[^=]", sName, sValue);
sscanf(szIndex, "%[^=]=%s", sName, sValue);
fscanf(stream, "%[^=]=%[^=]", sName, sValue);
之类,
然后再定义一个map:
map<string, string> m_Map;
m_Map[sName] = sValue;

但是文件比较大的时候，笔者做过测试，用上面方法处理一个15M, 25万行的文本文件，占用内存非常
的高，达70多M,处理的速度也非常的慢，这还不包括回写到文件
这时，Maping File就派上用场了，这里处理大文件就抛弃了map的应用(因为容器占用很多内存)
而是直接利用字符指针来操作，不用其他封装，不多说了，请看示例:

 

#pragma warning(disable: 4786) 
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

string GetValue(const TCHAR *, const TCHAR *);  //根据name得value
void main(int argc, char* argv[])
{
    // 创建文件对象(C: est.tsr)
    HANDLE hFile = CreateFile("C:/test.tsr", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
        0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
    if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        printf("创建文件对象失败,错误代码:%d ", GetLastError());
        return;
    }
    // 创建文件映射对象
    HANDLE hFileMap = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READWRITE, 0, 0, NULL);
    if (hFileMap == NULL)
    {
        printf("创建文件映射对象失败,错误代码:%d ", GetLastError());
        return;
    }
    // 得到系统分配粒度
    SYSTEM_INFO SysInfo;
    GetSystemInfo(&SysInfo);
    DWORD dwGran = SysInfo.dwAllocationGranularity;
    // 得到文件尺寸
    DWORD dwFileSizeHigh;
    __int64 qwFileSize = GetFileSize(hFile, &dwFileSizeHigh);
    qwFileSize |= (((__int64)dwFileSizeHigh) << 32);
    // 关闭文件对象
    CloseHandle(hFile);
    // 偏移地址 
    __int64 qwFileOffset = 0;
    // 块大小
    DWORD dwBlockBytes = 1000 * dwGran;
    if (qwFileSize < 1000 * dwGran)
        dwBlockBytes = (DWORD)qwFileSize;
    if (qwFileOffset >= 0)
    {
        // 映射视图
        TCHAR *lpbMapAddress = (TCHAR *)MapViewOfFile(hFileMap,FILE_MAP_ALL_ACCESS, 
            0, 0,
            dwBlockBytes);
        if (lpbMapAddress == NULL)
        ...{
            printf("映射文件映射失败,错误代码:%d ", GetLastError());
            return;
        }

        
//-----------------------访问数据开始-------------------------
        cout<<GetValue(lpbMapAddress,"SEU07201213")<<endl;
        getchar();
//-----------------------访问数据结束-------------------------        
    
        // 撤销文件映像
        UnmapViewOfFile(lpbMapAddress);
    }
    // 关闭文件映射对象句柄
    CloseHandle(hFileMap);    
}
string GetValue(const TCHAR *lpbMapAddress, const TCHAR *sName)
{
   string sValue;  // 存放 = 后面的value值
  TCHAR *p1 = NULL, *p2 = NULL; // 字符指针
  if((p1 = strstr(lpbMapAddress,sName)) != NULL) // 查找sName出现位置
  {
   if(p2 = strstr(p1,"/r/n")) *p2 = '/0'; // 查找"/r/n"(换行)出现位置
   sValue = p1+strlen(sName)+strlen("="); // 指针移动"sName"+"="之后
   *p2 = '/r';  // 还原*p2值,因为不还原会改变原文件结构
  }
  return sValue;
}

 

以上实现了根据索引name匹配value的简单过程，经测试，同样25W行文件，匹配耗费1秒不到，且
不占本进程内存。
以上修改lpbMapAddress任意处值，也不需要重新回写到文件，真正是大大提高了文件读与写的效率