Win2000服务器端应用程序开发设计指南-设备I/O及线程间通讯

启动与关闭设备
　

Windows的其中一个长处就是它支援所有的设备。以这个讨论为背景，我替设备所下的定义是任何允许通讯的东西。表2-1列出了一些设备及它们最常见的使用方式：

本章讨论在没有等待设备回应的情况下，应用程序的线程如何和它们通讯。Windows试着尽可能对软件开发人员隐藏这些设备的差异部份，也就是一旦您启动了一个设备，不管您正在和什么设备通讯，对您来说，允许您读写资料到设备的Windows函数都是相同的。例如，为序列埠指定传输速率是有意义的，但是当您使用命名管道通过网路（或透过本地机器）来通讯时，传输速率就没有意义了。设备彼此间有巧妙的不同处，我不会提出所有的细微差别，不过，会花些时间在文件上，因为它比较常见。

为了要执行任何类型的I/O，您首先必须启动所需的设备且获得对它的handle。获得设备handle的方法依据特定的设备而有所不同。表2-2列出各种设备和启动它们所应该呼叫的函数。

每个在表2-2中的函数皆会回传一个识别设备的handle。您可以传递handle到与设备通讯的各种函数中。例如，您呼叫SetCommConfig以设定序列埠的传输速率：

BOOL SetCommConfig(
HANDLE hCommDev,
LPCOMMCONFIG pCC,
DWORD dwSize);

并且当等待读取资料时，使用SetMailslotInfo设定逾时值：

BOOL SetMailslotInfo(
HANDLE hMailslot,
DWORD dwReadTimeout);

如您所见，这些函数需要使用设备的handle来当作它们的第一个参数。

当您要停止使用设备时，您必须关闭它。对大部分的设备来说，您可以经由呼叫一个很受欢迎的CloseHandle函数来关闭设备：

BOOL CloseHandle (HANDLE hObject);

然而，假如这个设备是一个套接字，您就必须呼叫closesocket来替代CloseHandle：

int closesocket (SOCKET s);

如果您有某个设备的handle，则您可以经由呼叫GetFileType来找出该设备的类型：

DWORD GetFileType (HANDLE hDevice);

所有您该做的事即是传递设备的handle到GetFileType函数中，该函数会传回表2-3所列出的其中一个值。

细看CreateFile
　

当然，CreateFile函数会建立和开始磁盘文件，但不要让这个名字愚弄您－它同样可以开始很多其他的设备：

HANDLE CreateFile(
 PCTSTR pszName,
DWORD dwDesiredAccess,
DWORD dwShareMode,
PSECURITY_ATTRIBUTES psa,
DWORD dwCreationDistribution,
DWORD dwFlagsAndAttrs,
HANDLE hfileTemplate);

如您所见，CreateFile需要相当多参数，当要启动一个设备时需要考虑到许多弹性。关于这点，我将详细地讨论这些参数。

当您呼叫CreateFile，pszName参数代表设备的类型和特定实体。

dwDesiredAccess参数具体指定您如何从设备来回地传送资料。您可以传送表2-4中叙述的四个可能的值。

 FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN及FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS 这些标记只在您允许系统为您缓冲文件资料时有帮助。假如您指定了FILE_FLAG_NO_BUFFERING标记，则这两个标记会被忽略。

假如您指定了FILE_FLAG_SEQUENTIAL_SCAN标记，则系统会认为您正在连续地存取文件。当您从文件读取一些资料时，系统实际上读取的文件资料会比您要求的数量还多。这个行程会减少与硬盘碰撞的次数，且增加应用程序的速度。假如您在文件上执行任何的直接搜寻动作，系统已经花费了一些额外的时间和内存来快取您不存取的资料。这是绝对可以的，但是假如您常这样做，最好能指定FILE_FLAG_RANDOM_ACCESS标记。这个标记会告诉系统不要预先读取文件资料。

为了管理文件，快取管理者必须为文件维持某些内部的资料结构－越大的文件越需要资料结构。当与非常大的文件一起工作时，快取管理者可能会无法分配它所需要的内部资料结构，且开启文件的动作将会失败。为了要存取非常大的文件，您必须使用FILE_FLAG_NO_BUFFERING标记来开启文件。

 FILE_FLAG_WRITE_THROUGH 这是与快取相关的最后一个标记。它会使文件写入的中间快取操作失效以减少资料流失的可能性。

当您指定这个标记时，系统会直接将所有修改过的文件写入磁盘。然而，系统仍然维持内部快取的文件资料，并且以在文件读取操作时使用快取的资料（假如可得到）取代直接从磁盘读取资料的方式。当这个标记在网路服务器上被用来开启一个文件时，Windows文件写入函数不会返回呼叫的线程，直到资料被写入服务器的磁盘为止。

这就是与缓冲器相关的通讯标记。现在，让我们来讨论剩馀的通讯标记。

各种的CreateFile标记
　

 FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE 使用这个标记来命令文件系统在所有使用它的handles关闭后删除文件。这个标记最常与FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY属性一起使用。当这二个标记一起使用时，您的应用程序可以建立一个暂存档，对它写入、读取然后关闭它。当文件被关闭后，系统会自动地删除文件－多么方便啊！

 FILE_FLAG_BACKUP_SEMANTICS 使用这个标记来备份和回存软件。在开启或建立任何文件前，系统通常会执行安全检查以确保试图开启或建立文件的行程拥有存取权。然而，备份和回存软件是特殊的，它可能会覆盖某些文件的安全检查。当您指定FILE_FLAG_BACKUP_SEMANTICS标记时，系统会检查呼叫者的存取权杖，看看备份／回存文件及目录的权限是否有效。假如有适当的权限，系统将会允许该文件被开启。您也可以使用FILE_FLAG_BACKUP_SEMANTICS标记来开启一个指向目录的handle。

 FILE_FLAG_POSIX_SEMANTICS 在Windows中，文件名称是保留大小写的，反之，文件名称的搜寻则是不分大小写的。然而，POSIX子系统要求对文件名称搜寻还是有大小写之分的。当您建立或开启一个文件时，FILE_FLAG_ POSIX_SEMANTICS标记会让CreateFile使用有大小写之分的文件名称搜寻方式。使用FILE_FLAG_POSIX_ SEMANTICS标记要非常的小心，一旦您在建立文件时使用它，则该文件有可能会发生无法被Windows应用程序存取的情形。

与文件设备一起工作
　

与文件一起工作是很常见的，所以我想花些时间来说明文件设备之特别应用的议题。本节会说明如何放置文件指标及改变文件大小的方法。

第一个您必须知道的议题是Windows被设计来与非常大的文件一起运作。新的Microsoft设计者选择使用64位元值来代替以32位元值表示文件大小的方式，这表示理论上一个文件可以达到16 EB（exabytes）。

在32位元作业系统中处理64位元的值会使得在与文件一起工作时感到有点讨厌，因为有许多Windows函数皆要求您将64位元值分割成二个32位元值传递。不过如您即将看到的一般，在标准的正常操作时，这些工作并不会很难，您可能不会需要与一个大于4 GB的文件一起工作。这意味着在64位元文件大小中，其高32位元的内含值皆会是0。

获得文件的大小
　

当与文件一起工作时，您时常会需要取得文件的大小。最容易的方式是呼叫GetFileSizeEx：

BOOL GetFileSizeEx(
 HANDLE hfile,
PLARGE_INTEGER pliFileSize);

第一个hfile参数是一个已开启文件的handle，而pliFileSize参数则是LARGE_INTEGER等位（union）的位址。这个等位允许参考一个有号的64位元值，如同二个32位元值或是单一的64位元值一般，而且在与文件大小及位移（offset）一起工作时，它可以相当方便。以下就是基本等位看起来的样子：

typedef union _LARGE_INTEGER {
 struct {
DWORD LowPart; //Low 32-bit unsigned value
LONG HighPart; //High 32-bit signed value
};
LONGLONG QuadPart; //Full 64-bit signed value
} LARGE_INTEGER, *PLARGE_INTEGER;

除了LARGE_INTEGER之外，有一个ULARGE_INTEGER结构代表一个无号的64位元值：

typedef union _ULARGE_INTEGER {
 struct {
DWORD LowPart; // 低32位元之无号值
DWORD HighPart; //高32位元之无号值
};
ULONGLONG QuadPart; // 完整的64位元无号值
} ULARGE_INTEGER, *PULARGE_INTEGER;

另一个能获得文件大小的有用函数是GetCompressedFileSize：

DWORD GetCompressedFileSize(
 PCTSTR pszFileName,
PDWORD pdwFileSizeHigh);

这个函数会回传文件的实际大小值；反之，GetFileSizeEx则会回传文件的逻辑大小。例如，一个100 KB的文件可被压缩为85 KB的大小。呼叫GetFileSizeEx以回传文件之逻辑大小－即100 KB－反之，GetCompressedFileSize会回传磁盘上被文件占用的实际位元组数量－即85 KB。

不像GetFileSizeEx一般，GetCompressedFileSize会将文件名称以字串的方式传递给第一个参数，而非使用handle。GetCompressedFileSize函数会以特别的方式回传文件大小之64个位元：文件大小之低32位元式函数回传值。文件大小之高32位元被放置在DWORD内，由pdwFileSizeHigh参数表示。此时就会用到ULARGE_INTEGER结构：

ULARGE_INTEGER ulFileSize; 
ulFileSize.LowPart =GetCompressedFileSize("SomeFile.dat",
&ulFileSize.HighPart);
// 64位元文件大小现在位于ulFileSize.QuadPart内

适当的放置文件指标
　

呼叫CreateFile会使系统在管理文件的操作中建立一个文件核心物件。在这个核心物件内部即是一个文件指标。此文件指标指出在文件中下一个将被执行的同步读取或写入之64位元位移（offset）。一开始这个文件指标会被设定为0，所以若是在您呼叫CreateFile后立即呼叫ReadFile，您会从offset 0开始读取文件。假如您读取文件中的10个位元组到内存中，则系统会更新与文件handle有关的指标，以便下一次呼叫ReadFile时，从文件的第10个位元组开始读取。举例来说，以下这个程序代码从文件读取第一个10位元组到缓冲器中，接着读取下一个10位元组：

BYTE pb [10]; 
DWORD dwNumBytes;
HANDLE hfile = CreateFile("MyFile.dat", ...); // 指标设为0

ReadFile(hfile, pb, 10, &dwNumBytes, NULL); // 读取0-9位元组
ReadFile(hfile, pb, 10, &dwNumBytes, NULL); // 读取10-19位元组

每个文件核心物件皆有自己的文件指标，所以如果开启相同的文件二次，会产生稍微不同的结果：

BYTE pb[10]; 
DWORD dwNumBytes;
HANDLE hfile1 = CreateFile("MyFile.dat", ...); // 指标设为0
HANDLE hfile2 = CreateFile("MyFile.dat", ...); // 指标设为0
ReadFile(hfile1, pb, 10, &dwNumBytes, NULL); // 读取0-9位元组
ReadFile(hfile2, pb, 10, &dwNumBytes, NULL); // 读取0-9位元组

在这个范例中，两个不同的核心物件管理着相同的文件。由于每个核心物件皆有自己的文件指标，所以使用一个文件物件来操作文件并不会影响其他物件所维持的文件指标，该文件的第一个10位元组会被读取两次。

以下范例会使这个观念更清楚：

BYTE pb[10]; 
DWORD dwNumBytes;
HANDLE hfile1 = CreateFile("MyFile.dat",...); // 指标设为0
HANDLE hfile2;
DuplicateHandle(
GetCurrentProcess(), hfile1,
GetCurrentProcess(), &hfile2,
0, FALSE, DUPLICATE_SAME_ACCESS);
ReadFile(hfile1, pb, 10, &dwNumBytes, NULL); // 读取0-9位元组
ReadFile(hfile2, pb, 10, &dwNumBytes, NULL); // 读取10-19位元组

在这个范例中，一个文件核心物件同时被两个文件handles参考。不管使用哪个handle来操作文件，该文件指标皆会被更新。就像第一个范例一样，每次都会读取不同的位元组。

若您需要随机存取文件，就必须改变与文件核心物件有关的文件指标，可以经由呼叫SetFilePointerEx达成。

BOOL SetFilePointerEx(
HANDLE hfile,
LARGE_INTEGER liDistanceToMove,
PLARGE_INTEGER pliNewFilePointer,
DWORD dwMoveMethod);

hfile参数指出您希望改变的文件核心物件之文件指标；liDistanceToMove参数则告诉系统您想要将指标移动多少个位元组。您所指定的数量会被加到文件指标的当前值，所以负数在文件中为向后的作用。SetFilePointerEx的最后一个参数dwMoveMethod告诉SetFilePointerEx该如何解译liDistanceToMove参数。表2-8叙述了叁个您可以经由dwMoveMethod传递的值，用来指定移动的起始点。

在SetFilePointerEx更新文件物件的文件指标后，文件指标的新值会指向pliNewFilePointer参数，并在LARGE_INTEGER中被传回。如果您对新的指标值没有兴趣，可以传递NULL给pliNewFilePointer。

这里有一些关于SetFilePointerEx必须注意的事项：