《Windows via C/C++》學習筆記 —— 裝置I/O之“檔案裝置”

　　本來不打算寫這篇的，但是檔案的重要性大家都知道。在裝置I/O中，有一種裝置叫檔案裝置，這是一個抽象的概念，就把它理解為檔案就行了。

　　檔案裝置，可以通過CreateFile函數開啟，得到一個檔案物件控點。

 

　　在檔案中，有兩個比較重要的屬性：

1、檔案大小：在32位中最大為4GB，64位中可以達到16EB。

2、檔案讀寫指標：這個指標表明讀寫位置，大小範圍可以超出檔案的大小。

 

　　先討論檔案的大小。

　　要得到檔案的大小，可以使用GetFileSizeEx函數：

BOOL GetFileSizeEx(
   HANDLE         hFile,     //檔案物件控點
   PLARGE_INTEGER pliFileSize);  //LARGE_INTEGER聯合的指標，返回大小

 

　　這個函數接受一個LARGE_INTEGER聯合的指標，用來返迴文件大小，這個結構可以表示64位值：

typedef union _LARGE_INTEGER {
   struct {
      DWORD LowPart;    // 低32位值
      LONG HighPart;       // 高32位值

   };
   LONGLONG QuadPart;   // 64位值得
} LARGE_INTEGER, *PLARGE_INTEGER;

 

　　從這個定義可以看出，該聯合可以用QuadPart表示一個64位值，也可以差分成兩個32位值。這個聯合有一個無符號數版本，叫做ULAGER_INTEGER聯合，對應的3個成員都是儲存的無符號數。

 

　　還有一個函數可以得到一個檔案的大小：

DWORD GetCompressedFileSize(
   PCTSTR pszFileName,          //檔案路徑名
   PDWORD pdwFileSizeHigh); //檔案大小如果大於4GB，高32位值由該參數返回

 

　　這個函數接受一個檔案的路徑名稱，返迴文件大小的低32位值，高32位值由參數pdwFileSizeHigh返回。與GetFileSizeEx不同的是，該函數返回一個檔案的物理大小，而GetFileSizeEx返迴文件的邏輯大小。

　　比如一個檔案大小為100KB，它被壓縮為85KB，如果使用GetFileSizeEx，則返回100KB，使用GetCompressedFileSize則返回85KB。

　　與GetFileSizeEx不同的是，該函數接受一個字串，指明檔案路徑，這就可以直接查詢某個檔案大小，而不要先開啟它獲得它的控制代碼。

　　可以如下使用該函數：

ULARGE_INTEGER ulFileSize;     //與LARGE_INTEGER聯合類似，儲存無符號數
ulFileSize.LowPart = GetCompressedFileSize(TEXT("SomeFile.dat"),
   &ulFileSize.HighPart);     //取得目前的目錄下的SomeFile.dat檔案大小

　　這樣，64位的檔案大小儲存在ulFileSize.QuadPart中。

 

　　討論完了檔案的大小，下面來討論檔案讀寫指標。

　　CreateFile函數建立或開啟了一個檔案核心對象，該核心對象中管理著一個“檔案讀寫指標”。該指標指明了一個64位的位移量。初始情況下，該指標設定為0，即你讀取或寫入資料的時候從檔案開始處進行，即從位移量為0的地方開始。每次讀取或寫入N位元組的資料，系統更新該讀寫指標，使位移量加上N個位元組。比如下面代碼反映了讀取檔案前100個位元組的資料：

BYTE pbFirst[50], pbSecond[50];
DWORD dwNumBytes;
HANDLE hFile = CreateFile(TEXT("MyFile.dat"), ...); //指標初始化為0
ReadFile(hFile, pbFirst, 50, &dwNumBytes, NULL);    //讀取第0～49位元組
ReadFile(hFile, pbSecond, 50, &dwNumBytes, NULL);//讀取第50～99位元組

 

　　需要注意的是，一個檔案物件控點對應一個讀寫指標，如果一個檔案被開啟多次，那麼就有多個檔案對象，每個檔案對象管理著一個讀寫指標，這些指標相互之間不影響。比如下面的代碼：

BYTE pb[10];
DWORD dwNumBytes;
HANDLE hFile1 = CreateFile(TEXT("MyFile.dat"), ...); //指標初始化為0
HANDLE hFile2 = CreateFile(TEXT("MyFile.dat"), ...); //指標初始化為0
ReadFile(hFile1, pb, 10, &dwNumBytes, NULL);  //讀取第0～9位元組
ReadFile(hFile2, pb, 10, &dwNumBytes, NULL);  //也是讀取第0～9位元組

 

　　上面這段代碼，hFile1和hFile2是同一個檔案的兩個不同的檔案核心對象的控制代碼，這兩個核心對象管理著兩個不同檔案指標，所以改變其中一個的讀寫指標，不會影響另一個。

　　下面這段代碼更能說明問題：

BYTE pb[10];
DWORD dwNumBytes;
HANDLE hFile1 = CreateFile(TEXT("MyFile.dat"), ...); //讀寫指標初始化為0
HANDLE hFile2;     //另一個檔案控制代碼

//將本進程內hFile1控制代碼值複製給本進程中的hFile2
DuplicateHandle(
   GetCurrentProcess(), hFile1,
   GetCurrentProcess(), &hFile2,
   0, FALSE, DUPLICATE_SAME_ACCESS);
ReadFile(hFile1, pb, 10, &dwNumBytes, NULL);   //讀取第0～9位元組
ReadFile(hFile2, pb, 10, &dwNumBytes, NULL);   //讀取第10～19位元組

 

　　上面這段代碼，使用DuplicateHandle函數複製控制代碼，使得兩個控制代碼hFile1和hFile2共用同一個檔案核心對象，因此讀寫指標也是共用的。

 

　　可以使用SetFilePointerEx函數來定位檔案讀寫指標：

BOOL SetFilePointerEx(
   HANDLE         hFile,     //檔案核心物件控點
   LARGE_INTEGER  liDistanceToMove,     //64位元，移動位元組數
   PLARGE_INTEGER pliNewFilePointer,    //返回新的檔案讀寫指標位置
   DWORD          dwMoveMethod);        //移動方式

　　該函數中dwMoveMethod告訴系統如何移動。FILE_BEGIN，表示從檔案頭開始移動；FILE_END，表示從檔案尾往前移動；FILE_CURRENT，表示從當前讀寫指標位置移動。移動的位移量在第2個參數liDistaceToMove中。

 

　　有幾點需要注意

• 將檔案讀寫指標的位置設定為超過檔案大小範圍是合法的。這麼做不會使得檔案大小變大，除非調用函數SetEndOfFile。
• 當開啟檔案使用函數CreateFile時，該函數的dwFlagsAndAttributes參數中包括FILE_FLAG_NO_BUFFERING，檔案讀寫指標只能被設定為硬碟扇區的單位大小。
• 沒有GetFilePointerEx函數來取得當前檔案指標位置，可以調用SetFilePointerEx函數來得到其位置，要把第二個參數設定為0，如下代碼：

LARGE_INTEGER liCurrentPosition = { 0 };
SetFilePointerEx(hFile, liCurrentPosition,
                        &liCurrentPosition,FILE_CURRENT);

 

　　當檔案被關閉的時候，系統會在檔案上設定一個結束位置，以確定該檔案的大小。當然，你也可以自己設定檔案的結束位置，以此來改變檔案的大小。使用SetEndOfFile函數：

BOOL SetEndOfFile(HANDLE hFile);

 

　　該檔案在當前的檔案讀寫指標處設定檔案的結束標誌，來截斷或擴充檔案的大小。比如，你想設定一個檔案的大小為1024位元組的話，可以通過以下代碼實現：

HANDLE hFile = CreateFile(...);
LARGE_INTEGER liDistanceToMove;
liDistanceToMove.QuadPart = 1024;
//設定檔案指標
SetFilePointerEx(hFile, liDistanceToMove, NULL, FILE_BEGIN);
SetEndOfFile(hFile);     //在檔案指標處設定結束標誌
CloseHandle(hFile);